на что влияют октановые числа бензина — Mafin Media
Правильно подобранное топливо может продлить срок службы двигателя и сделать поездки комфортными и безопасными. Но неправильный выбор чреват серьезными проблемами. Чем отличаются разные виды бензина и как выбрать подходящий? Объясняем в новом разборе Mafin Media.
Что такое октановое число и почему это важный показатель
Сама аббревиатура АИ говорит о том, что это топливо для автомобилей. Буква «А» обозначает автотранспорт, а буква «И» — что октановое число этого топлива было проверено в лаборатории исследовательским методом. Цифры, которые стоят после обозначения типа топлива, и указывают на то самое число. Всего на российском рынке представлено четыре вида бензина: АИ-92, АИ-95, АИ-98 и АИ-100. Возможно, где-то в российских глубинках еще можно найти АИ-80, но на автозаправочных станциях Москвы и Санкт-Петербурга такого топлива уже точно нет: современные моторы просто на него не рассчитаны.
Октановое число говорит о стойкости бензина к детонации — процессу взрывного воспламенения рабочей смеси. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится поршень, который ходит вверх-вниз. Когда он движется к нижней точке, в цилиндр подается топливо и воздух. После этого поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь для ее дальнейшего воспламенения, а искра от автомобильной свечи поджигает сжатую смесь в камере сгорания. После этого поршень идет вниз, создавая инерцию для дальнейшего вращения двигателя. В следующем подъеме поршень выталкивает сгоревшие газы из камеры сгорания. Такт считается завершенным, и процесс повторяется снова.
Октановое число показывает, насколько сильно можно сжать топливно-воздушную смесь, прежде чем произойдет детонация. Если использовать топливо с октановым числом ниже рекомендованного заводом-изготовителем, может произойти ранний взрыв смеси еще в середине такта сжатия. В таком случае поршень встретит сопротивление от взрывной волны, прежде чем дойдет до верхней точки и завершит такт. Это чревато не только тем, что автомобиль начнет ехать хуже, но и ощутимым сокращением срока службы мотора — например, сам поршень со временем начнет разрушаться и плавиться от резких повышений температуры, шатуны (деталь соединяющая поршень и коленчатый вал двигателя) из-за перегрузки могут деформироваться. Одним словом, рано или поздно (скорее, рано) двигатель потребует замены или капремонта.
Принято считать, что чем выше октановое число, тем бензин лучше. Подкрепляется это еще и разными ценами — «сотый» бензин стоит сильно дороже обычного 92-го. Но на деле нет бензина лучше или хуже: октановое число не влияет на качество топлива, а лишь говорит о его детонационной стойкости. И то, какой бензин лучше подходит конкретному мотору, определяется только конструктивными особенностями.
Полезные манипуляции с октановыми числами
Эксперты «АМ» провели исследование нескольких препаратов, повышающих октановое число бензина. С результатами знакомился Юрий ВАСИЛЕНКО
Октановое число — один из главных эксплуатационных показателей бензина. Оно характеризует его детонационную стойкость, иначе говоря, способность противостоять самовоспламенению при сжатии в камере сгорания. Чем больше данный параметр, тем выше его «антидетонационные» свойства. Именно поэтому в современных двигателях, рассчитанных на бензин с октановым числом 95, не рекомендуется, а иногда просто запрещается, использовать бензин с меньшим октановым числом. Последнее в значительной мере касается отечественного топлива, качество которого, особенно в регионах, часто оставляет желать лучшего.
Нужны присадки
Для случаев, когда в силу обстоятельств приходится покупать бензин на незнакомой АЗС и есть сомнения в его качестве, специалисты рекомендуют держать в багажнике пару-тройку флакончиков со специальными присадками, так называемыми октанкорректорами. Они позволяют на несколько единиц повысить октановое число заливаемого в бак топлива. Указанные свойства присадок — способность повышать октановое число бензина — мы и решили проверить во время теста, для которого закупили три образца октанкорректоров. Это немецкий Liqui Moly Octane Plus, а также два российских — «Astrohim Октан Плюс» и Lavr Next Octane Plus. В описаниях продуктов указывалось, что прирост октанового числа с их помощью может варьировать от двух до шести единиц.
Выбор метода
Оценка октанкорригирующих присадок, приобретенных для теста, проводилась совместно с порталом www.autoparad.ru в одной из испытательных лабораторий Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина. Ее сотрудники пояснили, что согласно действующим ГОСТам оценка октанового числа может производиться одним из двух методов: исследовательским или моторным. Поскольку каждый имитирует вполне определенные условия работы двигателя, октановое число одного и того же бензина, фиксируемое по упомянутым выше методам, будет иметь разные значения (в частности, при исследовательском процентов на десять выше, чем при моторном). В связи с этим для каждой марки бензина ГОСТ устанавливает два значения октанового числа: одно — для моторного метода, второе — для исследовательского. Мы остановились на последнем, так как он, по мнению специалистов, дает более наглядную картину прироста октанового числа при добавлении соответствующих присадок.
Индикаторный прибор «ОКТИС-2» российского производства |
Перед началом испытаний тем же самым исследовательским методом было измерено октановое число исходного топлива — бензина прямого перегона (прямогонной бензиновой фракции), получаемого путем дистилляции нефти. Октановое число «прямогонки», по результатам измерений, составило 64,8.
Выбор именно такого горючего был сделан ради чистоты эксперимента, поскольку в прямогонном бензине нет присадок и компонентов, которые применяют при производстве обычного бензина, реализуемого на АЗС. Таким образом мы полностью исключили их возможное влияние на рабочие свойства октанповышающих препаратов.
Тест показал…
На основе прямогонного бензина лаборанты приготовили три образца топлива, в каждый из которых был добавлен определенный октанкорректор в пропорции, рекомендованной производителем.
Результаты испытаний порадовали — октановое число всех образцов (см. таблицу) топлива, «замешанных» на исходном прямогонном бензине, после добавления проверяемых октанкорректоров увеличилось более чем на две единицы. Это означает: если бы мы при эксперименте использовали не прямогонный, а стандартный бензин с октановым числом 92, то, по мнению экспертов, прирост данного показателя вполне мог составить три единицы и более. Иначе говоря, присадки Liqui Moly Octane Plus, «Astrohim Октан Плюс» и Lavr Next Octane Plus соответствуют заявленным показателям. Все перечисленные октанкорректоры могут с успехом применяться для улучшения эксплуатационных параметров бензина, качество которого вызывает сомнения.
|
|
|
Наименование октан-корригирующих присадок и их характеристики |
Liqui Moly Octane Plus |
Astrohim Октан Плюс |
Lavr Next Octane Plus |
Страна-производитель (принадлежность бренда) |
Германия |
Россия |
Россия |
Заявленный прирост октанового числа (по исследовательскому методу) |
2-5,5 |
3-5 |
до 6 |
Измеренный прирост октанового числа (по исследовательскому методу) |
2,6 |
2,4 |
2,3 |
Объем флакона с октан-корригирующей присадкой, мл |
150 |
300 |
330 |
Рекомендуемый объем обрабатываемого бензина (на один флакон присадки), л |
50 |
40-50 |
40-60 |
Качество автомобильного горючего можно контролировать. Как узнать октановое число бензина?
В настоящее время разработаны разнообразные методы экспресс-анализа бензина, которые предусматривают использование специального сертифицированного оборудования. Они достаточно дороги и внедряются только на предприятиях топливной промышленности и АЗС. Впрочем, сегодня возможность проверки качества горючего, так сказать, в порядке индивидуального надзора, предоставлена и автолюбителям. В продаже недавно появились персональные устройства бытового назначения — индикаторные приборы «ОКТИС-2» российского производства, выпуск которых налажен с использованием высокоточных импортных компонентов. Главное назначение устройства «ОКТИС-2» — оперативное определение октанового числа бензина, причем основной вариант применения прибора предусматривает измерение данного показателя топлива непосредственно в процессе его заливки в бак. Конструктивно прибор выполнен в виде узкой трубчатой воронки с электронным блоком. Канал воронки оснащен специальным сенсором. Проверка качества бензина с помощью такого индикатора проводится так. Сначала в горловину бензобака помещается прибор, а уже в заливное отверстие последнего вставляется наконечник топливного шланга АЗС. После того как через трубку прибора в бак будет залито 5—10 л бензина, на табло появится значение его октанового числа. И если при покупке, например, бензина Аи-95 прибор покажет реальное октановое число менее 93, заправку бака лучше прекратить.
Для дизельного топлива важно цетановое число
Источник www.avtomir.com
Виды бензина, маркировка и расшифровка АИ в топливе
ГК Трэйд-Ойл > Статьи на тему: автомобильный бензин > Виды бензина, маркировка и расшифровкаЧто такое бензин? Как написано в Wikipedia, бензин — легковоспламеняющаяся жидкость на основе смеси легких углеводородов плотностью 0,71–0,77 г/см2. Температура ее замерзания –60 0С, кипения — в пределах 33–205 0С. Основная область применения — моторное топливо разных марок, сырье для органического синтеза, изготовления этилена и парафина. На ее основе производят: краски, лаки, растворители, мастики, другие вещества.
Основные характеристики
Какие бензины есть? В России производится несколько видов бензинов, отличающихся характеристиками и составом. Ключевым параметром для определения типов бензина является октановое число — ОЧ. Немаловажная роль при этом отводится количеству примесей. Основным составляющими горючей жидкости являются изооктан с гептаном, от которых зависит способность к детонации топлива в закрытом объеме. Их соотношение в готовом продукте определяет октановое число конкретного вида бензина.
Разновидности
Какой бензин есть в РФ и странах ТС? С учетом октанового числа и других характеристик, предусмотрены такие виды бензина в России:
- Автомобильное горючее изготавливается согласно ГОСТ 32513-2013: бензин-80, -92, -95, -98, -100, -101 и -102. Для справки — в СССР производился бензин-56, -66, -72, -74, -76 и -93.
Характеристики автомобильных бензинов | ||||
параметры | А-72 | А-92 | А-93 | А-95 |
Минимальное ОЧ, моторный метод | 72 | 82,5 | 85 | 85 |
Доля свинца, г/дм3 | до 0,13 | до 0,13 | до 0,13 | до 0,13 |
Температура начала перегонки, 0С | от+35 | от+35 | от+35 | от +30 |
Конец кипения, 0С | до +195 | до + 205 | до + 205 | до + 205 |
- Авиационное топливо изготавливается согласно ГОСТ 1012-2013: бензин-92 (Б-92) или бензин-91/115 (Б-91/115). По сравнению с автомобильным горючим оно отличается высоким ОЧ, хорошей стабильностью химической структуры и лучшими характеристиками. В таком топливе минимум примесей. В первую очередь, это касается легких фракций, формирующих паровые пробки, повышающих коррозию, образование нагара.
- Растворители применяются для химической отрасли. С их помощью осуществляется экстрагирование — извлечение нужных компонентов из растительного масла, озокерита или канифоли. В быту растворители используются для удаления разных пятен, разведения лака, краски, обезжиривания, других нужд.
- Лигроин (нафта). Фракции нефти на основе нормальных парафинов с температурой кипения до +180 0С. Основная сфера применения — сырье для производства этилена путем пиролиза.
Как выглядит бензин?
Бензин — это газ или жидкость? В обычном состоянии — это жидкость с характерным запахом. Для удобства различия, еще с советских времен принято при производстве топлива добавлять особые красители. Схема оттенков видов бензина выглядит так:
- АИ-66 имел зеленый цвет;
- АИ-72 отличался розовым тоном;
- АИ-76 изготавливали насыщенно-желтым;
- АИ-80 поставляется на АЗС желтого цвета;
- АИ-90 и АИ-95 различают по оранжево-красному оттенку;
- АИ- 98 производится с добавлением синего красителя.
Маркировка бензина и что обозначают цифры
Согласно ГОСТ 54283-2010 и нормам технического регламента от 2011 года на территории РФ предусмотрена маркировка бензинов в виде двух буквенных символов и двух цифр. Дополнительно иногда указывается еще одна цифра. Рассмотрим, как в бензине расшифровывается аббревиатура АИ и другие символы на таком примере: АИ-92/4.
- А — вид: автомобильное топливо;
- И — способ определения октанового числа: исследовательский. Если буква «И» отсутствует, значит, применялся моторный метод.
- 92 — величина октанового числа топлива;
- 4 — класс экологичности горючего может быть в диапазоне 2–5.
Методы определения ОЧ топлива
Основной характеристикой топлива является октановое число, определяющее детонационную стойкость горючей смеси. Чем выше этот параметр, тем позже (при большем давлении) происходит химическая реакция — воспламенение вещества с освобождением энергии и распространением ударной волны. В качестве эталонов используются два углеводорода:
- Изооктан имеет октановое число, равное единице или 100%. Другими словами, он не самовоспламеняется независимо от степени сжатия.
- Н-гептан отличается ОЧ, равным нулю. Следовательно, он быстро самовоспламеняется при малейшем давлении.
Если в топливе доля изооктана равна 95%, а н-гептана — 5%, значит, октановая характеристика такого горючего равна 95. Октановое число топлива измеряется в условных единицах и чаще всего в технических документах указывается, как ОЧ (ОЧМ, ОЧИ).
На практике существует две технологии определения ОЧ с помощью одноцилиндрового двигателя двухтактного типа:
- Исследовательская. Это способ предполагает имитацию движения автомобиля на крейсерском режиме с нагрузками не выше средних, когда обороты коленвала равны 600 об/мин.
- Моторная. При таком способе имитируются максимальные нагрузки с оборотами 900 об/мин.
Основным методом для определения октанового числа топлива является исследовательский способ.
Детонационная стойкость топлива
Детонация — химическая реакция с воспламенением топлива, при которой выделяется определенное количество тепловой энергии вместе с ударной волной. Фактически, это мгновенный взрыв горючего в замкнутом пространстве (камере сгорания), превращающий смесь в газообразные продукты горения, которые совершают механическую работу, обеспечивая движение поршня вниз. Благодаря этому происходит вращение коленчатого вала двигателя.
Все модификации бензиновых моторов, проектируются для использования топлива с конкретным октановым числом. Использование нештатного горючего приводит к преждевременному либо позднему воспламенению, в результате которого образуются детонационные волны. Они пагубно воздействуют на элементы конструкции, провоцируя их разрушение и последующий выход из строя мотора.
Октановое число — АЗС VIP | Пропан-бутан | Автономная газификация | Новокузнецк
Октановое число — важнейший показатель качества, характеризующий детонационную стойкость бензина, зависящий от строения углеводородов, фракционного состава, химической и физической стабильности, содержания серы и др. Октановое число определяется на одноцилиндровых установках ИТ9-2М и УИТ-65 по моторному (ГОСТ 511-82) или на установках ИТ9-6 и УИТ-65 по исследовательскому (ГОСТ 8226-82) методам. Сущность определения сводится к сравнительному сжиганию испытуемого бензина, октановое число которого нужно найти, с искусственно приготовленным эталонным топливом, октановое число которого известно. Эталонное топливо составляют из двух индивидуальных углеводородов: изооктана — высокая и n-гептана — низкая детонационная стойкость. Физические свойства этих углеводородов близки, но структурное строение молекул разное (см. рис.), чем и объясняется различная детонационная стойкость. По внешнему виду — это прозрачные, бесцветные жидкости, не содержащие непредельных углеводородов и осадка, имеющие низкие температуры кипения (около 99°С, плотность 692 и 683 кг/м3).
Октановое число (по моторному методу): для изооктана C8h28 составляет 100 единиц, n-гептана С7Н16 — 0 единиц. Установки ИТ9-2М, ИТ9-6 и УИТ-65 имеют однотипные двигатели, агрегаты и измерительную аппаратуру, но условия испытания разные.
Условия испытания бензина при определении октанового числа исследовательским методом более мягкие, а получаемое значение выше, чем по моторному методу. Эту разницу называют чувствительностью бензина. Она зависит от его химического состава. Чем меньше разница для бензина одной марки, тем лучше его эксплуатационные свойства. Испытание ведут следующим образом: одноцилиндровый двигатель установки заправляют испытуемым бензином. В процессе работы степень сжатия постепенно повышают до появления детонации. Ее интенсивность регистрируют детонометром. Фиксируются степень сжатия, при которой возникает детонация. После этого двигатель заправляют эталонным топливом и подбирают такую смесь изооктана и n-гептана, при которой интенсивность детонации будет такой же, как и на исследуемом бензине. Октановым числом называют процентное содержание (по объему) изооктана в эталонной смеси, состоящей из изооктана и n-гептана, по своей детонационной стойкости равноценной испытуемому бензину. Предположим, испытуемый бензин по своей детонационной стойкости, определенной на двигателе ИТ9-2М, оказался таким же, как эталонная смесь, состоящая из 78 % изооктана и 22 % гептана. Тогда октановое число данного бензина равно 78. Октановые числа по моторному и исследовательскому методу маркируются по-разному — ОЧМ и ОЧИ (MON и RON). Для оценки разных сортов товарного бензина обычно выбирается какой-то один индекс. Так, по ГОСТу, в марке бензина указывается октановое число, определенное по исследовательскому методу.
Моторный и исследовательский методы предусматривают определение детонационной стойкости бензина на постоянных режимах работы одноцилиндрового двигателя. Однако для обеспечения высоких динамических показателей и надежной работы современных многоцилиндровых двигателей важное значение имеет бездетонационная работа и на переменных режимах. При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя испаряющиеся фракции топлива поступают в камеру сгорания раньше тяжелых углеводородов, которые в это время движутся в виде пленки по стенке впускного коллектора. Многоцилиндровому двигателю свойственна неравномерность распределения топлива по цилиндрам, как по качеству смеси, так и по фракционному составу. Детонационную стойкость бензина на различных режимах работы можно оценить дорожным октановым числом, определяемым методом дорожных детонационных испытаний автомобиля М-2140 в условиях, имитирующих езду в городских условиях по ГОСТ 10373-75. Величина дорожного октанового числа хорошо согласуется со значением антидетонационной стойкости легких фракций и наиболее точно характеризует свойства современных высокооктановых бензинов. По этой причине основным фактором, определяющим детонационную стойкость бензина, является коэффициент распределения детонационной стойкости по фракциям (отношение ОЧ низкокипящей фракции до 100°С, к ОЧ высококипящей фракции выше 100°С) и октановое число легких фракций, перегоняющихся до 100°С. Распределение ОЧ по фракциям зависит от компонентного состава бензина.
Как правильно смешивать бензин с разным октановым числом — Российская газета
Не всегда на АЗС можно найти топливо с нужным октановым числом: часто эта проблема встречается за городом. Водители решаются смешать разные сорта бензина, чтобы довести смесь до нужного показателя.
Как правильно это делать, чтобы не навредить двигателю, ведь каждый силовой агрегат рассчитан на конкретную разновидность топлива?
Большинство современных моторов проектируются под АИ-98, на котором достигаются все запланированные инженерами показатели. Но благодаря различным ухищрениям — например, перенастройке угла опережения зажигания — можно заставить двигатель работать на топливе с меньшим октановым числом, пишет aif.ru.
Минимально возможный бензин для турбированного мотора — АИ-95, для атмосферного впрыскового — АИ-92. Некоторые автомобилисты при отсутствии нужного топлива просто добавляют к имеющемуся в баке АИ-98 девяносто второй. Что происходит при этом?
Бытует мнение, что разные сорта бензина не смешиваются: якобы более дешевый опускается вниз, а дорогой — поднимается. Но это не так. Химический состав позволяет топливу с разными характеристиками хорошо смешаться. Октановое число при этом изменяется.
Опасность такой самодельной смеси — в появлении детонаций, то есть преждевременных подрывов. Несколько таких вспышек могут повредить стенки цилиндров, где появятся задиры. Слишком высокие температуры приводят к оплавлению деталей.
Спустя некоторое время электроника современного автомобиля распознает сорт бензина. Но до того момента, как она это сделает, возможны опасные детонации. Пьезокристаллические датчики распознают возникающие вибрации и направляют сигналы блоку управления для того, чтобы система отрегулировала угол опережения зажигания. Тогда двигатель приходит в себя и начинает нормально работать на новой смеси.
Отсюда следует главное правило смешивания разных видов топлива. После того, как в бензобак было залито не совсем то, что нужно, стоит дать двигателю поработать в максимально щадящем режиме, чтобы электроника перенастроилась под новую смесь. Не стоит сразу изо всех сил давить на газ, чтобы не навредить мотору.
Практика смешивания различных видов топлива пригодится в том случае, если на неизвестной заправке водитель залил некачественный бензин, который явно был разбавлен. Если мотор застучал, стоит откорректировать октановое число. Например, залить АИ-100. В результате должно получиться что-то близкое к АИ-95, который не будет вызывать преждевременных подрывов.
ТОП-3 способа повысить октановое число бензина
Фото: pomoshch-na-dorogakh.ru
Производить бензин с высоким октановым числом достаточно дорого. Дешевле пользоваться специальными добавками, которые называются антидетонаторы. При использовании подобных добавок 92 бензин может превратиться в 95.
Для получения более высокого октанового числа бензина в большинстве случаев берут МТБЭ. МТБЭ расшифровывается как метилтретбутиловый эфир. Он обладает сильным специфическим запахом и при этом абсолютно бесцветен. Из плюсов вещества также можно отметить не токсичность и высокое октановое число. Минусы эфира состоят в том, что он очень летуч и часто испаряется в жаркую погоду.
Фото: www.all.biz
Помимо метилтретбутилового эфира используется в качестве антидетонатора и обычный спирт. Для повышения октанового числа подходят и этиловый спирт, и метиловый.
При смешивании этилового спирта с составом бензина снижается токсичность выхлопных газов. Но есть и минусы. Из-за спирта растет давление насыщенных паров, а это ведет к образованию паровых пробок, что не очень хорошо для всей топливной системы. Помимо этого спирт растворяется в воде, а такой бензин способен к поглощению влаги из кислорода.
Для получения 95 бензина необходимо добавить к бензину 10 процентов спирта.
Фото: dilova.com.ua
Еще одной добавкой к бензину является тетраэтилсвинец, который является наиболее эффективным антидетонатором. Но не только эффективность радует автовладельцев. Это средство еще и недорогое.
Для использования необходимо всего 0,05 процента вещества. При добавлении такого количества тетраэтилсвинца октановое число вырастает примерно на 15-20 делений.
Но тетраэтилсвинец не рекомендуется использовать без специальных добавок. Без них при его сгорании появляется оксид свинца, который можно заметить на комплектующих частях автомобиля. В связи с этим в тетраэтилсвинец добавляются вещества, которые уменьшают его негативное воздействие.
Фото: izobretatel.by
Но, если тетраэтилсвинец смешивается с красителями, бензином и этим специальным веществом, то он становится опасен для человека и не допускается для использования в автомобилях.
При использовании любых материалов необходима активная ссылка на DRIVENN.RU
О компании — ТопливоПромПрисадки
Основное направление фирмы – комплексное оснащение предприятий всеми необходимыми товарами для экономии затрат на топливе и создании качественного продукта – позволяющего уменьшить Ваши затраты до 20%.
Мы стремимся повысить Вашу прибыль.
Накопленный опыт, высокий уровень профессионализма сотрудников и широкий ассортимент поставляемой продукции, позволяют нам предложить технически грамотные решения и выполнить задачи любой сложности.
Благодаря своему основному принципу, работать напрямую с производителями, мы можем предложить наиболее выгодные цены на предлагаемые товары.
Поставляя современные присадки ведущих мировых производителей нефтехимии, мы учитываем опыт стран ЕС (где действуют стандарты ЕВРО), а также США (где принят Закон о чистом воздухе – Clean Air Act).
Предлагаемая нами продукция, изготовленная как отечественными, так и ведущими зарубежными производителями прошла аттестацию в органах Госстандарта.
Нашими партнерами являются предприятия, работающие в различных сферах деятельности:
— НПЗ
— Мини НПЗ
— Нефтебазы
— Нефтехранилища
— Сети АЗС
— Организации, имеющие свой большой автопарк
— Аэропорты
— Морские порты
— Судовладельцы
— Фирмы, использующие в виде топлива жидкий газ (LPG)
— Предприятия, применяющие в качестве получения тепла мазут и легкие печные топлива.
— Сельскохозяйственные, фермерские организации.
— Компании, чья деятельность связана с производством, применением и торговлей нефтепродуктами
Если Вас заинтересовали наши предложения, мы всегда открыты для сотрудничества. Для приобретения нужного Вам товара Вы можете сделать заявку по телефону, факсу или электронной почте. Наши специалисты всегда готовы помочь Вам квалифицированным советом и консультацией по всем направлениям деятельности фирмы.
Будем рады успешному плодотворному сотрудничеству.
С наилучшими пожеланиями, коллектив
Группы Компаний «BRONT company»
«ТопливоПромПрисадки»
Выбор топлива с правильным октановым числом
Что такое октановое число?
Октановое число — это мера способности топлива противостоять «детонации» или «звону» во время сгорания, вызванным преждевременной детонацией топливно-воздушной смеси в двигателе.
В США неэтилированный бензин обычно имеет октановое число 87 (обычный), 88–90 (средний) и 91–94 (премиум). Бензин с октановым числом 85 доступен в некоторых высокогорных районах США.С. (подробнее об этом ниже).
Октановое число заметно отображается большими черными числами на желтом фоне бензонасосов.
Топливо с каким октановым числом следует использовать в моем автомобиле?
Следует использовать октановое число, требуемое для вашего автомобиля производителем. Итак, проверьте руководство вашего владельца. Большинство бензиновых автомобилей рассчитаны на работу с октановым числом 87, но другие рассчитаны на использование топлива с более высоким октановым числом.
Почему некоторые производители требуют или рекомендуют использовать бензин с более высоким октановым числом?
Топливо с более высоким октановым числом часто требуется или рекомендуется для двигателей, которые используют более высокую степень сжатия и / или используют наддув или турбонаддув, чтобы нагнетать больше воздуха в двигатель.Повышение давления в цилиндре позволяет двигателю извлекать больше механической энергии из данной топливно-воздушной смеси, но требует топлива с более высоким октановым числом, чтобы предотвратить преждевременную детонацию смеси. В этих двигателях высокооктановое топливо улучшает рабочие характеристики и снижает расход топлива.
Что делать, если я использую топливо с более низким октановым числом, чем требуется для моего автомобиля?
Использование топлива с более низким октановым числом, чем требуется, может привести к ухудшению работы двигателя и со временем повредить двигатель и систему контроля выбросов.Это также может привести к аннулированию гарантии. В старых автомобилях двигатель может издавать слышимый «стук» или «свист». Многие новые автомобили могут регулировать угол зажигания для уменьшения детонации, но мощность двигателя и экономия топлива все равно пострадают.
Будет ли использование топлива с более высоким октановым числом, чем требуется, улучшить экономию топлива или производительность?
Это зависит от обстоятельств. Для большинства транспортных средств топливо с более высоким октановым числом может улучшить характеристики и расход топлива, а также снизить выбросы углекислого газа (CO 2 ) на несколько процентов при эксплуатации в тяжелых условиях, например при буксировке прицепа или переноске тяжелых грузов, особенно в жаркую погоду.Однако при нормальных условиях вождения вы можете получить небольшую или нулевую пользу.
Почему топливо с более высоким октановым числом стоит дороже?
Топливные компоненты, повышающие октановое число, как правило, более дороги в производстве.
Стоит ли платить за топливо с более высоким октановым числом дополнительных затрат?
Безусловно, если вашему автомобилю требуется топливо среднего или высшего класса. Если в руководстве вашего владельца говорится, что ваш автомобиль не требует премиум-класса, но говорится, что ваш автомобиль будет лучше работать на топливе с более высоким октановым числом, это действительно зависит от вас.Увеличение стоимости обычно превышает экономию топлива. Однако снижение выбросов CO 2 и сокращение использования нефти даже на небольшое количество может быть для некоторых потребителей более важным, чем затраты.
Что такое октановое число 85 и безопасно ли его использовать в моем автомобиле?
Продажа топлива с октановым числом 85 была первоначально разрешена в высокогорных районах — где барометрическое давление ниже — потому что это было дешевле и потому что большинство карбюраторных двигателей переносили это довольно хорошо.Это не относится к современным бензиновым двигателям. Итак, если у вас нет старого автомобиля с карбюраторным двигателем, вам следует использовать топливо, рекомендованное производителем, даже если доступно топливо с октановым числом 85.
Может ли этанол повысить октановое число бензина?
Да. У этанола гораздо более высокое октановое число (около 109), чем у бензина. Нефтепереработчики обычно смешивают этанол с бензином, чтобы повысить его октановое число — большая часть бензина в США содержит до 10% этанола.В некоторых регионах доступны смеси, содержащие до 15% этанола, и несколько производителей одобряют использование этой смеси в автомобилях последних моделей.
Ford Motor Company. 2013. Руководство по эксплуатации Ford Fiesta 2014 г. п. 120.
Szybist, J. and B. West. 2013. Влияние потоков смешения низкооктановых углеводородов на предел детонации «E85». SAE Int. J. Fuels Lubr. 6 (1): 44-54, 2013, DOI: 10.4271 / 2013-01-0888.
Штейн Р., Половина Д., К.Рот, М. Фостер и др. 2012. Влияние теплоты испарения, химического октана и чувствительности на предел детонации для смесей этанол — бензин. SAE Int. J. Fuels Lubr. 5 (2): 823-843, 2012, DOI: 10.4271 / 2012-01-1277.
Леоне Т., Олин Э., Андерсон Дж., Юнг Х. и др. 2014. Влияние октанового числа топлива и содержания этанола на детонацию, экономию топлива и выбросы CO2 для двигателя прямого впрыска с турбонаддувом. SAE Int. J. Fuels Lubr. 7 (1): 9-28, 2014, DOI: 10.4271 / 2014-01-1228.
Калгатги, Г.2014. Взаимодействие топлива и двигателя. Варрендейл: Общество автомобильных инженеров.
Хейвуд, Дж. 1988. Основы двигателя внутреннего сгорания. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
Гиббс, Л., Б. Андерсон, К. Барнс и др. 2009. Технический обзор автомобильных бензинов. Chevron Corporation.
Томас, Дж., Б. Уэст и С. Хафф. 2015. Влияние смесей высокооктанового этанола на четыре устаревших автомобиля с гибким топливом и автомобиль с турбонаддувом GDI. ORNL / TM-2015/116. Национальная лаборатория Окриджа.
Prakash, A., Jones, A., Nelson, E., Macias, J. et al. 2013. Октановый отклик автомобилей, рекомендованных премиум-класса. Технический документ SAE 2013-01-0883, DOI: 10.4271 / 2013-01-0883.
Prakash, A., R. Cracknell, V. Natarajan, D. Doyle et al. 2016. Понимание октанового аппетита современных автомобилей. SAE Int. J. Fuels Lubr. 9 (2): 345-357, DOI: 10.4271 / 2016-01-0834.
Вест, Б., С. Хафф, Л. Мур, М. ДеБуск и С. Слудер. 2018. Влияние высокооктанового бензина E25 на два автомобиля, оснащенных двигателями с турбонаддувом и прямым впрыском.ORNL / TM-2018/814. Национальная лаборатория Окриджа.
Закрывать Информационный бюллетень| Краткая история октана в бензине: от свинца до этанола | Официальные документы
Краеугольным камнем экологической политики США является сокращение вредных выбросов из выхлопных труб легковых и грузовых автомобилей. Благодаря правилам EPA в отношении мобильных источников, количество загрязнителей воздуха в городской среде сократилось на миллионы тонн.Несколько правил топлива EPA касались октанового числа. Октан — это присадка к бензину, которая необходима для правильной работы современных двигателей. Источники октана на протяжении многих лет принимали множество форм, как возобновляемых, так и нефтяных. Они включают свинец, метил-трет-бутиловый эфир (MTBE), бензол, толуол, этилбензол и ксилол (BTEX) и этанол (биотопливо). Когда были обнаружены неблагоприятные последствия для здоровья и окружающей среды для поставщиков с октановым числом свинца и нефти, они были исключены из системы подачи топлива или уменьшены.Сегодня в поставках бензина в США используются два основных источника октана: комплекс BTEX (продукт нефтепереработки, обычно называемый ароматическими соединениями бензина) и этанол.
Октан
Рис.1: октановое число бензина, отображаемое на типовой заправке |
Октановое число является мерой способности топлива предотвращать детонацию. Детонация возникает, когда топливо преждевременно воспламеняется в цилиндре двигателя, что снижает эффективность и может повредить двигатель.Современным водителям практически неизвестен стук. Это в первую очередь связано с тем, что топливо содержит оксигенат, который предотвращает детонацию за счет добавления кислорода в топливо. Этот оксигенат обычно называют октаном.
На большинстве автозаправочных станций предлагаются три класса с октановым числом 87 (обычное), 89 (среднее) и 91-93 (премиальное). Чем выше октановое число, тем более устойчива бензиновая смесь к детонации. Использование топлива с более высоким октановым числом также обеспечивает более высокую степень сжатия, турбонаддув и уменьшение габаритов / понижение частоты вращения — все это обеспечивает большую эффективность двигателя и более высокую производительность.В настоящее время высокооктановое топливо продается как «топливо премиум-класса», но производители автомобилей выразили заинтересованность в повышении минимального октанового числа в Соединенных Штатах для создания более эффективных двигателей меньшего размера. Это повысит эффективность транспортных средств и снизит выбросы парниковых газов за счет снижения потребления нефти.
СвинецВ начале 20 века производители автомобилей искали химическое вещество, которое уменьшило бы детонацию двигателя. В 1921 году автомобильные инженеры, работающие в General Motors, обнаружили, что тетраэтилсвинец (более известный как свинец) обеспечивает октановое число бензина, предотвращая детонацию в двигателе.Хотя ароматические углеводороды (такие как бензол) и спирты (например, этанол) также были известными поставщиками октана в то время, свинец был предпочтительным выбором из-за более низкой стоимости производства. Этилированный бензин был преобладающим видом топлива в Соединенных Штатах до тех пор, пока Агентство по охране окружающей среды США (EPA) в середине 1970-х годов не начало его прекращать из-за доказанного серьезного воздействия на здоровье.
Этилированный бензин и проблемы со здоровьем
На раннем этапе его использования в качестве присадки к топливу были высказаны опасения по поводу использования свинца в бензине.В 1924 году 15 рабочих нефтеперерабатывающих заводов в Нью-Джерси и Огайо умерли от подозрения на отравление свинцом. В результате главный хирург временно приостановил производство этилированного бензина и созвал комиссию для расследования потенциальных опасностей использования свинца в бензине. Хотя группа экспертов нашла недостаточные доказательства отравления свинцом за короткий период времени, группа предупредила, что более длительное воздействие свинца может привести к «хроническим дегенеративным заболеваниям менее очевидного характера».
Несмотря на эти предупреждения, главный хирург установил добровольный стандарт содержания свинца, которому нефтеперерабатывающая промышленность успешно соблюдала на протяжении десятилетий.Только в 1960-х годах, после обширных исследований в области здравоохранения, были установлены разрушительные последствия воздействия низких концентраций свинца на здоровье. Детский развивающийся организм особенно чувствителен к низкому уровню содержания свинца в окружающей среде. Воздействие свинца на здоровье детей включает анемию, поведенческие расстройства, низкий IQ, нарушения чтения и обучения и повреждение нервов. У взрослых воздействие свинца связано с гипертонией и сердечно-сосудистыми заболеваниями. До поэтапного отказа от использования свинца в бензине общее количество свинца, используемого в бензине, составляло более 200 000 тонн в год.
Поэтапный отказ от этилированного бензина в США
Конгресс принял Закон о чистом воздухе в 1970 году, положив начало формированию EPA и, в конечном итоге, удалению свинца из бензина. По оценкам Агентства по охране окружающей среды, в период с 1927 по 1987 год 68 миллионов детей подверглись токсическому воздействию свинца только от этилированного бензина. Поэтапный отказ от использования свинца в бензине впоследствии сократил количество детей с токсичным уровнем свинца в крови на 2 миллиона человек в год в период с 1970 по 1987 год.
График прекращения производства свинца
1970: Конгресс принимает Закон о чистом воздухе . EPA создано и наделено полномочиями регулировать соединения, которые угрожают здоровью человека.
1973: EPA требует поэтапного снижения содержания свинца во всех марках бензина.
1974: EPA требует наличия по крайней мере одного сорта неэтилированного бензина для совместимости с автомобилями 1975 года выпуска и модели.Свинец повреждает каталитические нейтрализаторы, используемые в этих новых автомобилях для контроля выбросов выхлопных газов. Каталитические нейтрализаторы все еще используются в автомобилях.
1996: EPA запрещает использование этилированного топлива для дорожных транспортных средств (этилированный бензин снизился до 0,6 процента от продаж бензина в 1996 году). Свинец по-прежнему используется в некоторых видах авиационного топлива.
Благодаря скоординированным усилиям в большинстве стран мира в бензине нет свинца. После отказа от свинца в США нефтеперерабатывающая промышленность решила построить дополнительные перерабатывающие мощности для производства октана из других нефтепродуктов, а не из возобновляемых источников, таких как этанол.
Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ)Закон о чистом воздухе с поправками (CAAA) 1990 года стал следующим крупным постановлением о топливе. Среди прочего, CAAA требует, чтобы районы, которые не соответствуют нормам приземного озона, использовали реформулированный бензин (RFG). RFG имеет повышенное содержание оксигенатов, что способствует более полному сгоранию. В результате RFG снижает образование прекурсоров озона и других токсичных веществ в воздухе во время горения.
Нефтяным предприятиям не требовалось использовать какой-либо конкретный оксигенат в RFG, но к концу 1990-х годов нефтепродукт, метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), использовался в 87% RFG из-за его простоты транспортировки и смешивания.На Среднем Западе этанол был более распространенным компонентом РФГ. Несмотря на успехи в сокращении количества прекурсоров озона, МТБЭ был постепенно исключен из запасов бензина из-за опасений по поводу его растворимости в воде, что привело к загрязнению водных ресурсов во многих штатах. По состоянию на 2005 год EPA сообщило, что МТБЭ не использовался в значительных количествах в Соединенных Штатах. В настоящее время 30 процентов бензина, продаваемого в США, составляет бензин с измененной формулой. Этанол обеспечивает дополнительное октановое число, необходимое для RFG.
График поэтапного отказа от МТБЭ
1998: EPA созывает Группу «Голубая лента», которая считает, что МТБЭ представляет угрозу для запасов грунтовых вод. В то время Геологическая служба США (USGS) обнаружила, что МТБЭ присутствует в 20 процентах запасов подземных вод в районах РФГ.
2000: EPA объявляет о прекращении использования МТБЭ для защиты питьевой воды. В то же время EPA и Министерство сельского хозяйства США (USDA) призывают к увеличению использования этанола для сохранения качества воздуха.
2000–2005: Семнадцать штатов запрещают или существенно ограничивают использование МТБЭ в бассейнах с бензином.
Комплекс BTEXКомплекс BTEX представляет собой углеводородную смесь бензола, толуола, ксилола и этилбензола. Эти соединения, обычно называемые ароматическими соединениями бензина, перерабатываются из низкооктановых нефтепродуктов в высокооктановую присадку к бензину. Хотя некоторое количество BTEX является естественным для бензина, его также добавляют в готовый бензин для повышения его октанового числа.Общий объем BTEX (ароматических углеводородов) в готовом бензине зависит от желаемого октанового числа и других желаемых свойств топлива.
Рост использования BTEX
Следствием отказа от свинца стало увеличение содержания БТЭК в бензине. Столкнувшись с проблемой удаления свинца как основного источника октанового числа в бензине, нефтепереработчики имели две доступные альтернативы: BTEX и этанол. Нефтеперерабатывающая промышленность инвестировала в дополнительные перерабатывающие мощности, чтобы заменить свинец высокооктановым продуктом переработки нефти БТЭК.В результате замещения свинца объем BTEX вырос с 22 процентов до примерно трети от общего объема бензина к 1990 году. В бензинах премиум-класса объемное содержание BTEX достигло 50 процентов. Требуя более чистое топливо, посредством реформулированного бензина и других программ, Агентство по охране окружающей среды сократило объем ароматических углеводородов до 25–28 процентов от обычного бензинового пула, хотя некоторые специалисты здравоохранения сомневаются в безопасности даже этих уровней .
BTEX и проблемы со здоровьем
После прекращения производства свинца вначале возникли опасения по поводу комплекса BTEX.В 1987 году сенатор Том Дэшл выразил озабоченность по поводу ароматических углеводородов бензина, написав: «В бензиновой промышленности происходят революционные изменения, которые представляют серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья населения, а именно повышенную концентрацию бензола и других ароматических углеводородов».
Сегодня медицинские исследования действительно показывают, что даже очень низкое воздействие комплекса BTEX, связанного с добавками к бензину и другими нефтепродуктами, может способствовать негативному развитию, репродуктивным и иммунологическим ответам, а также сердечно-легочным эффектам.При неполном сгорании комплекса BTEX, содержащегося в бензине, образуются сверхмелкозернистые частицы (UFP) и полициклические ароматические углеводороды (PAHs), которые оказывают собственное неблагоприятное воздействие на здоровье даже при низких уровнях. UFP и ПАУ канцерогены и мутагены. И UFP, и PAH также были связаны с нарушениями развития и нейродегенеративными нарушениями, раком и сердечно-легочными эффектами. Большое внимание было уделено бензолу в топливе, поскольку он очень токсичен. В то же время частичной замены бензола другими ароматическими соединениями (ксилолом, этилбензолом, толуолом) может быть недостаточно для снижения токсического воздействия БТЭК.
Хронология принятия постановления о бензоле
1990: Конгресс принимает Закон о чистом воздухе Поправки , которые, среди прочего, требуют снижения содержания бензола в областях, которые не соответствуют стандартам приземного озона. В рамках CAAA была принята поправка S.1630, поправка Clean Octane , которая дает EPA право использовать «безвредные добавки для замены токсичных ароматических углеводородов, которые теперь используются для повышения октанового числа в бензине.”
2007: EPA обновляет документ «Контроль опасных загрязнителей воздуха из мобильных источников » (MSAT2), который ограничивает общее содержание бензола в бензине на уровне 0,62 процента, по сравнению со средним значением 1,3 процента. Другие ароматические углеводороды, такие как толуол и ксилол, не закрываются.
ЭтанолПервые автопроизводители проявили интерес к спиртовым топливам на растительной основе, таким как этанол. Генри Форд разработал первую модель Т, работающую на этаноле.Но в то время бензин был гораздо более дешевым топливом. Кроме того, Standard Oil «не хотела… поощрять производство и продажу конкурентоспособного топлива, производимого отраслью, никак не связанной с нефтью». С тех пор нефтяная промышленность контролирует рынок топлива.
Во время нефтяного эмбарго 1973 года цены на обычный неэтилированный бензин подскочили на 57 процентов, также возник регулярный дефицит бензина. Эти события, а также регулирование многих загрязнителей воздуха вызвали новый интерес к топливной эффективности, электромобилям и возобновляемым видам топлива, таким как этанол, которые рассматривались как способ соблюдения новых правил и сокращения потребления нефти.Сегодня большая часть этанола в Соединенных Штатах смешивается с бензином для получения E10 (10 процентов этанола, 90 процентов бензина). Более 95 процентов бензина, продаваемого в Соединенных Штатах, составляет E10.
Этанол как ускоритель октанового числа
Помимо более низкого уровня выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла, чем у обычного бензина, этанол является отличным поставщиком октанового числа, поскольку чистый (чистый) этанол имеет октановое число более 100. В настоящее время нефтепереработчики производят «субоктановый газ» с более низким октановым числом. октановое число, чем требуется.Этанол, который обычно является самым дешевым поставщиком октанового числа, затем используется для доведения октанового числа бензина до указанного на бензонасосе октанового числа. Например, бензин с октановым числом 84 обычно смешивают с 10-процентным этанолом для достижения минимального октанового числа 87, необходимого для розничного бензина.
_________________________________ В поисках дополнительного октана В настоящее время существует два способа увеличения октанового числа бензина: увеличение объема ароматических углеводородов бензина или увеличение объема этанола . _________________________________ |
Этанол и проблемы со здоровьем
Хотя этанол имеет более высокую летучесть, чем бензин, что означает, что он испаряется быстрее, он является более экологически чистой альтернативой бензиновым бустерам октанового числа. Кроме того, токсичность этанола низка по сравнению с воздействием на здоровье БТЭК и продуктов его сгорания, таких как сверхмелкозернистые частицы (UFP) и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).Небольшое увеличение содержания этанола в топливе с 10 до 15 процентов приведет к ожидаемому снижению риска рака на 6,6 процента в результате выбросов из выхлопной трубы.
Существуют противоречивые данные о том, что увеличение содержания этанола в бензине увеличивает выбросы закиси азота (NOX), прекурсора озона. Несколько исследований не обнаружили взаимосвязи между смешиванием этанола и выбросами NOX или обнаружили снижение выбросов NOX с увеличением объемов этанола. Другие исследования показывают, что старые автомобили выделяют больше NOX при использовании смесей этанола.Однако исследование автомобилей 2012 года выпуска и модели не выявило увеличения выбросов NOX между смесями E10, E15 и E20, что позволяет предположить, что как конструкция двигателя, так и возраст двигателя играют роль в выбросах NOX. В целом, влияние этанола на выбросы NOX и оксида углерода (CO) незначительно в новых системах контроля выбросов двигателей.
Хронология фазы ввода этанола
1975: Конгресс принимает Закон об энергетической политике и энергосбережении (EPAct), устанавливающий корпоративные стандарты средней экономии топлива (CAFE) для легковых и грузовых автомобилей.
1988: Закон об альтернативных моторных топливах устанавливает стимулы в рамках CAFE для транспортных средств, работающих на альтернативном топливе.
1992: Закон об энергетической политике от 1992 года определяет альтернативные виды топлива и устанавливает программы на федеральном уровне для увеличения использования и исследований альтернативных видов топлива.
2005: Конгресс принимает Закон об энергетической политике от 2005 г. , устанавливающий Стандарт возобновляемого топлива (RFS).RFS устанавливает минимальный объем возобновляемого биотоплива, который необходимо добавлять в топливо для транспорта.
2007: Конгресс принимает Закон об энергетической независимости и безопасности (EISA), значительно увеличивая объем возобновляемых видов топлива, требуемый в соответствии с RFS, до 36 миллиардов галлонов к 2022 году.
2013: Ссылаясь на отсутствие инфраструктуры возобновляемого топлива, EPA предлагает сократить объем возобновляемого топлива в соответствии с RFS.
2015: Администрация устанавливает объемы возобновляемого топлива на 2014-2016 годы . Окончательные объемы возобновляемого топлива на 2016 год составляют 18,11 миллиарда галлонов, что примерно на 1 миллиард галлонов выше, чем было предложено в 2013 году, и составляет чуть более 10 процентов от объема поставок топлива. Сюда входят категории возобновляемого топлива, целлюлозного биотоплива, современного биотоплива и дизельного топлива на основе биомассы.
ВыводыСвинец и различные нефтепродукты обеспечивают октановое число бензина на протяжении более 100 лет, но развивающиеся проблемы со здоровьем и окружающей средой заставили разработчиков политики пересмотреть широкое использование многих из этих соединений.Поскольку Соединенные Штаты стремятся снизить интенсивность выбросов парниковых газов в транспортном секторе, повышение октанового числа бензина является многообещающим направлением, поскольку это позволит создать более экономичные двигатели. Но также необходимо учитывать влияние используемых источников октана на здоровье и окружающую среду. Добавляя этанол к готовому бензину, так называемое «смешивание брызг», октановое число может быть увеличено при одновременном снижении источников токсичного октанового числа.
Национальный переход на оптимизированную смесь этанола среднего уровня, между E25 (25 процентов этанола, 75 процентов бензина) и E40 (40 процентов этанола), снизит потребительские расходы на топливо и стандартизирует поставки топлива.Министерство энергетики признает, что увеличение содержания этанола в бензине — это потенциальный путь к увеличению октанового числа бензина. Смесь этанола среднего уровня позволила бы разработать высокоэффективные двигатели, которые значительно снизили бы потребление нефти, уменьшили бы выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла и помогли бы соответствовать более высоким стандартам экономии топлива. На данный момент Министерство энергетики и Агентство по охране окружающей среды одобрили использование E15 для автомобилей марки и модели 2001 года, а также для более новых автомобилей, на которые сегодня приходится 80 процентов транспортных средств.
Производители автомобилей изучают источники чистого октанового числа как способ обеспечить соответствие нормам по эффективности и выбросам парниковых газов. Именно здесь в ближайшей перспективе может быть достигнута наибольшая польза для здоровья, окружающей среды и эффективности транспортных средств.
Автор: Джесси Столарк
Редактор: Кэрол Вернер
Краткое описание выпуска| Преодоление цифрового разрыва | Официальные документы
В 2019 году не менее 14.5 миллионов американцев не имеют доступа к широкополосной связи (или высокоскоростному Интернету), а сельские общины и племенные земли несут непропорционально большую долю бремени. Недоступность или недоступность широкополосной связи приводит к феномену «цифрового разрыва» — социально-экономическому разрыву, который возникает между сообществами, имеющими надежный доступ к высокоскоростному Интернету, и теми, у которых его нет. Отсутствие широкополосного доступа часто усугубляет ранее существовавшее бремя недостаточно обслуживаемых сообществ, влияя на услуги, которые все больше зависят от Интернета, включая образование и здравоохранение.Широкополосная связь также способствует использованию многих энергоэффективных технологий, которые сокращают выбросы углерода и экономят деньги клиентов. Другими словами, расширение широкополосной связи необходимо для успешного перехода к экономике чистой энергии. В этом информационном бюллетене будет исследовано текущее состояние доступа к Интернету в США, как более широкое распространение широкополосной связи может улучшить равенство и благосостояние сообществ, потенциал широкополосной связи для повышения энергоэффективности и то, что Соединенные Штаты достигли на данный момент в закрытии цифровой разрыв.
Что такое широкополосный доступ?
Широкополосный доступ — это инфраструктура, которая соединяет пользователей с Интернетом на высокой скорости и позволяет им обмениваться данными между устройствами. В 2015 году Федеральная комиссия по связи (FCC) установила минимальный стандарт широкополосной связи: скорость загрузки 25 мегабит в секунду (Мбит / с) и скорость загрузки 3 Мбит / с (стандарт 25/3 Мбит / с). Счетная палата правительства США (GAO), однако, входит в число организаций, которые считают, что этот стандарт слишком медленный для удовлетворения потребностей многих пользователей в Интернете.Услуги широкополосной связи могут предоставляться с использованием самых разных технологий, в том числе через кабель, DSL (цифровая абонентская линия), оптоволоконный, спутниковый и беспроводной (как фиксированный, так и сотовый).
Типы широкополосного доступа
Спутник: Спутниковый Интернет — единственный вариант высокоскоростного Интернета, доступный примерно для девяти миллионов американцев. В первую очередь это клиенты из отдаленных сельских районов, поскольку спутниковый интернет не зависит от наземной инфраструктуры, кроме антенны.Скорость спутникового интернета обычно составляет от 12 до 100 Мбит / с, но может варьироваться из-за задержек передачи сигнала или погодных условий. Хотя спутниковый Интернет является наиболее широко доступной формой широкополосного доступа, он становится все более дорогим вариантом, если требуются более высокие скорости.
DSL (цифровая абонентская линия): Интернет DSL — это более старая форма широкополосного доступа, в которой услуги могут передаваться по существующим телефонным линиям. Использование DSL существующей телефонной инфраструктуры делает его более доступным вариантом, и он более доступен в сельских районах, где отсутствует развитая широкополосная инфраструктура.Хотя DSL-доступ в Интернет зачастую дешевле, чем другие варианты широкополосного доступа, и он доступен почти для 89 процентов населения страны, только 42 процента американцев имеют доступ к DSL, который соответствует минимуму FCC для широкополосного доступа.
Фиксированная беспроводная связь: Фиксированная беспроводная сеть Интернет — это еще один жизнеспособный вариант широкополосного доступа для сельских районов, который работает аналогично спутниковому Интернету, хотя обычно использует небольшую антенну, а не спутниковую тарелку. Скорость фиксированной беспроводной связи колеблется от 5 до 50 Мбит / с, хотя провайдеры могут обеспечить фиксированную беспроводную связь со скоростью 200 Мбит / с или выше для многоквартирных жилых домов.
Беспроводная сотовая связь: Беспроводная сотовая связь соединяет пользователей с ближайшей вышкой сотовой связи, как правило, с помощью смартфона. В то время как доступность сотовой связи в более развитых сельских районах превышает 95 процентов в наиболее распространенных сетях, максимальная скорость загрузки составляет только 20 Мбит / с, а скорость загрузки достигает максимума 5 Мбит / с. Покрытие сотовой связи в удаленных районах составляет менее 84 процентов, даже в самой лучшей сети, обеспечивая скорость загрузки только 12,3 Мбит / с и скорость загрузки менее 4 Мбит / с.
Кабель: Кабельный Интернет — один из наиболее распространенных и доступных видов широкополосного доступа, к которому имеет доступ почти 90 процентов населения США. Кабельный Интернет предоставляется через те же коаксиальные кабели, что и кабельное телевидение, и часто входит в пакет услуг телефонной и телевизионной связи от многих провайдеров. Благодаря скорости загрузки до 940 Мбит / с и скорости загрузки не менее 50 Мбит / с, кабель является одним из самых быстрых способов широкополосного доступа.
Волоконно: Оптоволоконный Интернет — это самый быстрый и надежный вид широкополосного доступа.Услуга доставляется в дом через проложенный на земле оптоволоконный кабель, который передает данные в виде световых импульсов по тонким пластиковым или стеклянным нитям. Хотя скорость загрузки по оптоволоконному кабелю может достигать 2000 Мбит / с, большинство провайдеров предлагают максимальную скорость около 1000 Мбит / с. Наиболее существенным ограничением оптоволокна является его низкая доступность: только около 45 процентов домохозяйств в США имеют к нему доступ, в основном в городских и пригородных районах. Примерно 24 процента сельских домохозяйств имеют доступ к оптоволоконному Интернету.
Отсутствие универсального широкополосного доступа в сельских районах Америки
Согласно 14-му отчету о развитии широкополосной связи FCC , более 14 миллионов американцев, или около 4 процентов населения США, не имели доступа к минимальному стандарту широкополосной связи 25/3 Мбит / с в 2019 году. Вероятно, это число занижено. Согласно исследованию BroadbandNow, которое указывает на неточности в прошлых картографических данных FCC, до 42 миллионов американцев могут не иметь широкополосного доступа.Например, до 2020 года на картах FCC все дома в переписном участке считались обслуживаемыми надлежащим образом, если только один дом в этом районе имел доступ в Интернет.
Согласно отчету FCC, в сельских и племенных общинах самые низкие показатели широкополосного доступа. Например, в 2019 году 98,8% городских районов имели доступ к Интернету со скоростью 25/3 Мбит / с по сравнению с 82,7% в сельской местности и 79,1% племенных земель. Это несоответствие становится более заметным с увеличением скорости широкополосных услуг — 97.8 процентов городских районов имеют доступ к Интернету со скоростью 100/10 Мбит / с, по сравнению с 66,8 процентами сельских районов и 63,7 процентами земель племен.
В заявлении FCC, опубликованном в январе 2021 года, отмечалось, что цифровой разрыв быстро сокращается, поскольку процентный разрыв между скоростью доступа 25/3 Мбит / с в городских и сельских районах уменьшился на 14 пунктов в период с конца 2016 года по конец 2019 года. В заявлении отмечается, что это увеличение в первую очередь связано с усилиями операторов фиксированной и мобильной связи по расширению.Однако, несмотря на эти недавние достижения в области широкополосного доступа, различия между городом и деревней в широкополосном доступе по-прежнему значительны, особенно при более высоких скоростях интернета.
Факторы, приводящие к неравенству широкополосного доступа
Географическое разделение: Более 57 миллионов человек, около 17 процентов населения США, живут в сельской местности с низкой плотностью населения. В сельских районах возникают уникальные проблемы с развертыванием широкополосной связи. Из-за низкой плотности населения и часто пересеченной местности провайдеры могут столкнуться с низкой окупаемостью инвестиций при строительстве дорогостоящей широкополосной инфраструктуры, такой как кабель или оптоволокно, в сельской местности.Постоянные расходы на сеть и техническое обслуживание также вызывают беспокойство. В 2017 году FCC подсчитала, что строительство широкополосных сетей для 12 из оставшихся 14 процентов жилых и небольших коммерческих объектов, в которых отсутствует услуга 25/3 Мбит / с, обойдется в 40 миллиардов долларов, но для достижения этой цели потребуются дополнительные 40 миллиардов долларов. последние два процента. Кроме того, для последних двух процентов этих местоположений потребуется 2 миллиарда долларов в виде постоянного ежегодного финансирования затрат на техническое обслуживание после прокладки волокна или кабеля, поскольку доходов от абонентов в этих районах с низкой плотностью населения будет недостаточно для покрытия сетевых затрат.
Конкуренция : Ограниченная рыночная конкуренция между частными поставщиками интернет-услуг (ISP), которые составляют большую часть рынка широкополосного доступа, также препятствует расширению широкополосного доступа. В 2018 году на четыре частных компании — AT&T, Charter Communications, Comcast Corp и Spectrum — приходилось 66 процентов доли рынка широкополосного доступа в США с 73,9 миллионами абонентов между ними. На 12 крупнейших частных интернет-провайдеров пришлось 85,6% рынка интернет-подписчиков, или 95,8 млн абонентов. Счетная палата правительства сообщила в 2017 году, что конкуренция между частными интернет-провайдерами была ограничена в пригородных районах и районах с низкой плотностью населения.В отчете также отмечается, что факторы, ограничивающие конкуренцию, включают высокие барьеры для входа (из-за больших инвестиций, необходимых для прокладки проводов, кабелей и другой широкополосной инфраструктуры) в сочетании с более низкой окупаемостью инвестиций в менее населенных районах. Получение разрешений на доступ к существующей инфраструктуре, такой как опоры электроснабжения, затруднено, а слияния сокращают количество конкурентов, что приводит к ограниченному выбору поставщиков для клиентов.
Доступность : Даже если услуги широкополосного доступа доступны в каком-либо районе, высокие цены могут помешать клиентам подписаться на них.Согласно исследованию, проведенному центром Pew Research Center среди пользователей, не пользующихся широкополосным доступом, высокая ежемесячная стоимость подписки была наиболее часто упоминаемой причиной (50 процентов респондентов) отсутствия широкополосного доступа в доме, за которой следовала исключительная зависимость от смартфонов, возможность доступа в Интернет. вне дома и дороговизна покупки компьютера. Другие факторы, вызывающие диспропорции в области широкополосной связи, в частности ограниченная конкуренция между интернет-провайдерами, удерживают цены на высоком уровне.
Социально-экономический статус : Сельские сообщества часто сталкиваются с более высоким уровнем бедности и более низким уровнем образования, а цифровой разрыв непропорционально влияет на сообщества с более низким финансовым статусом, более низким уровнем образования и цветные сообщества.Широкополосной связью пользуется 72,8 процента домохозяйств с годовым доходом ниже 50 000 долларов США по сравнению с 93,5 процентами домохозяйств с годовым доходом более 50 000 долларов США. Еще одним фактором является возраст, поскольку люди младше 24 лет с меньшей вероятностью смогут позволить себе оплату услуг широкополосного доступа, а люди в возрасте 65 лет и старше с большей вероятностью не будут иметь навыков работы с компьютером. Кроме того, более низкий спрос на широкополосную связь в сообществах с низким доходом и цветных сообществах может привести к дискриминации на основе прибыли: услуги широкополосной связи не распространяются на эти сообщества, потому что они ожидают, что отдача будет низкой.По этой причине учет фактора рентабельности является необходимой частью успешного расширения широкополосной связи.
Последствия цифрового разрыва
Влияние на образование: Отсутствие широкополосного доступа отрицательно сказывается на системе образования. Пятьдесят процентов восьмиклассников в сельской местности и 58 процентов всех студентов в США сообщили, что они используют Интернет дома, чтобы делать домашнее задание почти каждый день. Однако в 2018 году 35 процентов подростков заявили, что им приходилось делать домашнее задание по мобильному телефону, 17 процентов не могли выполнять домашние задания, а 12 процентов были вынуждены использовать общедоступный Wi-Fi для школьных занятий из-за отсутствия широкополосного доступа дома. .Эти разногласия усугубила пандемия COVID-19, когда школы перешли на онлайн-обучение. Появились многочисленные сообщения о том, что студенты из сельских и недостаточно обслуживаемых городских сообществ получают доступ к своим онлайн-урокам и домашним заданиям с парковок с Wi-Fi.
Экономические последствия: Расширенный доступ к широкополосной связи способствует росту рабочих мест и населения, снижению уровня безработицы и более широкому развитию бизнеса. Сельское хозяйство также выигрывает от более широкого внедрения широкополосной связи: одно исследование показало, что более широкое распространение широкополосной связи может привести к трехпроцентному увеличению прибыли фермерских хозяйств.По оценкам Министерства сельского хозяйства США, универсальная широкополосная связь, развернутая в тандеме с технологиями цифрового сельского хозяйства, может принести экономике Соединенных Штатов дополнительные от 47 до 65 миллиардов долларов.
Расширенный доступ к широкополосной связи может также помочь решить непропорционально высокую энергетическую нагрузку на сельские районы. Доля годового дохода, расходуемая на энергию, или энергетическое бремя, составляет 4,4 процента для сельских районов по сравнению с 3,3 процента для городских районов. Это неравенство более выражено для сельских домохозяйств с низкими доходами, энергетическая нагрузка которых в три раза больше, чем бремя для сельских домохозяйств с более высокими доходами.Причины более высокого энергетического бремени в сельской местности включают старые дома, неэффективные с точки зрения энергопотребления системы отопления, хронические экономические трудности из-за низкого дохода, а также отсутствие финансовой помощи и программ повышения энергоэффективности в сельских районах. Интеллектуальные энергетические устройства могут помочь снизить затраты на электроэнергию, но в настоящее время о них не может быть и речи для домов без широкополосной связи.
Воздействие на общественное здравоохранение: Качество здравоохранения все больше зависит от Интернета. Электронные медицинские карты, обмен данными между поставщиками медицинских услуг и пациентами, а также онлайн-услуги здравоохранения, такие как телемедицина, становятся все более популярными.Телемедицина может быть эффективным временным инструментом для обслуживания сельских сообществ, испытывающих нехватку местных поставщиков медицинских услуг. По этой и другим причинам в недавней статье в American Journal of Public Health широкополосный доступ объявлен социальным детерминантом здоровья. Развертывание широкополосной связи в сельских районах, племенных землях и других обремененных сообществах служит улучшению социально-экономических условий, влияющих на общее состояние здоровья целых регионов.
Энергетические и прецизионные технологии, требующие широкополосного доступа
Смарт-устройства
Энергетические устройства для умного дома становятся все более распространенными и могут помочь своим пользователям экономить энергию и деньги.Они включают в себя новые модели термостатов, тепловых насосов, электрических водонагревателей и других приборов, которые подключаются к домашнему Интернету. Например, ожидается, что к 2022 году интеллектуальные термостаты будут составлять 70 процентов рынка термостатов. Потребители могут настраивать интеллектуальные устройства в соответствии со своими потребностями и принимать решения по оптимизации для снижения потребления энергии. Совет индустрии информационных технологий сообщает, что Соединенные Штаты могут сократить потребление энергии на 12–22%, если в полной мере воспользуются доступными в настоящее время средствами повышения эффективности при подключении к Интернету.
Многие из этих интеллектуальных устройств требуют высокоскоростного широкополосного доступа для оптимальной работы. Например, некоторые жилищные возобновляемые технологии, такие как солнечные инверторы, могут потребовать широкополосного доступа для мониторинга и управления потоком энергии в здание. Таким образом, экономия, обеспечиваемая более интеллектуальными энергетическими устройствами, недоступна для многих, у кого нет доступа к широкополосной связи в сельских районах и племенных землях, включая государственные учреждения, такие как больницы и школы.
Точное земледелие
Broadband также позволяет использовать точное земледелие или использовать датчики и сбор данных на фермах для повышения эффективности использования ресурсов, урожайности и прибыльности.Например, системы орошения на основе датчиков оптимизируют объем используемой воды и время, затрачиваемое на полив сельскохозяйственных культур, экономя воду и затраты. Мониторы урожайности, еще одна точная технология, требующая использования Интернета, предоставляют фермерам данные об урожайности зерна, уровне влажности и свойствах почвы и могут сэкономить им 25 долларов на акр на производственных расходах. Внедрение широкополосной связи в сельскохозяйственных пространствах позволяет фермерам использовать технологии точного земледелия, которые приносят пользу их деятельности и экономике в целом.
Интеллектуальные сети
Интеллектуальные энергетические технологии, развернутые по всей сети, как перед счетчиком, так и за ним, могут создавать преимущества, выходящие за рамки местоположения их установок.Интеллектуальные энергетические устройства используют широкополосную связь для отправки информации обратно сетевым и сетевым операторам (с разрешения потребителя), что улучшает управление нагрузкой коммунальных предприятий, прогнозирование и экономию энергии.
Электроэнергетические компании могут запускать программы управления спросом (DSM), которые предоставляют потребителям финансовые стимулы для поощрения энергоэффективности. Программы DSM побуждают клиентов изменять свои модели использования, чтобы снизить свои затраты и дать коммунальным предприятиям возможность активно управлять энергетическими нагрузками и перемещать электроэнергию туда, где она больше всего необходима в сети.Программы спроса и реагирования (DR) — это тип DSM, нацеленный на снижение потребительского спроса в часы пик или в аварийных ситуациях с энергопотреблением. За счет снижения пикового спроса на электроэнергию коммунальные предприятия могут меньше полагаться на дорогостоящую электроэнергию от пиковых электростанций и ограничивать потребность в инвестициях в новые электростанции. Программы повышения энергоэффективности в 2019 году позволили сэкономить 32,8 миллиона мегаватт-часов.
Электромобили, которые могут использоваться для хранения энергии, также требуют доступа в Интернет. Двусторонняя связь между электромобилями и сетью, поддерживаемая широкополосной связью, позволит сети сбалансировать энергетические нагрузки и время зарядки и оптимизировать развертывание общественных зарядных станций для электромобилей.Коммунальные предприятия также могут внедрить ценообразование по времени использования и другие программы DSM, чтобы избежать скачков спроса вечером, когда большинство электромобилей возвращаются домой и подключаются для зарядки.
Широкополосная сеть интеллектуальных устройств с поддержкой энергосистемы расширяет возможности коммунальных служб и повышает их осведомленность о сети, предоставляя коммунальным предприятиям расширенные возможности прогнозирования и оптимизации пиковых значений. Датчики, которые измеряют стабильность сети и реагируют с помощью сети интеллектуальных устройств, могут привести к созданию более устойчивой системы распределения, которая сокращает простои и лучше подготовлена к штормам и стихийным бедствиям.Комбинированная экономия затрат может быть даже более значительной, чем индивидуальная экономия, когда интеллектуальные устройства обмениваются информацией в сети.
Broadband улучшает связь между заказчиком и коммунальным предприятием в более умной сети, что приносит пользу обеим сторонам. Когда это происходит эффективно, такое общение повышает доверие между потребителями и их коммунальными предприятиями, повышая готовность клиентов участвовать в коммунальных программах и помогая коммунальным предприятиям предоставлять более качественные услуги.
Инициативы и задачи по развертыванию широкополосной связи в сельских и племенных районах
Широкая доступность широкополосной связи обеспечит множество преимуществ, включая возможность развертывания интеллектуальных сетей по всей стране со всеми их преимуществами эффективности и устойчивости.Но высокая стоимость развертывания и низкая плотность населения лишили частных интернет-провайдеров стимулов к расширению широкополосного доступа во многие сельские и племенные общины. Отраслевые эксперты также называют высокую стоимость развертывания широкополосной связи, которая может стоить 27 000 долларов за милю оптоволоконного кабеля, как одно из самых серьезных препятствий для развертывания. Также могут возникнуть опасения по поводу цепочки поставок, поскольку сроки закупки волоконной технологии у иностранных производителей достигают одного года. А инициативы в области широкополосной связи могут иметь проблемы с своевременным получением федеральных средств, даже если они утверждены на грант или ссуду.
В результате многие муниципалитеты, правительства племен и местные электрические кооперативы (кооперативы) осуществили независимые инвестиции в широкополосную связь. Они также могут развертывать широкополосную связь через государственно-частные партнерства, если это разрешено местным законодательством.
Инициативы и проблемы племенных широкополосных сетей
Барьеры для новых, не частных провайдеров интернет-услуг могут быть значительными, особенно для племенных наций. С 2010 по 2017 год только 0,6 процента финансирования FCC и 11 процентов финансирования услуг широкополосного доступа Министерством сельского хозяйства США (RUS) были выделены непосредственно племенам или поставщикам, принадлежащим племенам.Многие из препятствий к финансированию, с которыми сталкиваются племена, носят нормативный характер. Например, по состоянию на 2018 год только 11 из 573 племен имели интернет-провайдеров, обозначенных в качестве подходящего оператора связи (ETC) в рамках фонда Connect America Fund (CAF) FCC, наиболее значительного источника федерального финансирования высокоскоростного доступа в Интернет. Когда FCC исследовала возможность осуществления выплат CAF племенам без обозначения ETC, она пришла к выводу, что разрешающий закон запрещает это делать. Племена также сталкиваются с препятствиями при подаче заявок на гранты RUS, такими как трудности с подготовкой предлагаемого дизайна сети, демонстрацией финансовой устойчивости проекта широкополосной связи и получением соответствующих средств для грантов.
GAO определило семь племен, которые использовали партнерские отношения с частными и принадлежащими племенам интернет-провайдерами, кооперативом электроснабжения, поставщиком услуг общественного доступа и региональным консорциумом для улучшения широкополосных услуг в своих сообществах. Тем не менее, эти партнерства полагались на средства, происходящие из Закона о восстановлении и реинвестициях в Америке от 2009 г. (P.L. 111-5), которые больше не доступны.
Муниципальные инициативы и проблемы широкополосной связи
Муниципальные общегородские оптоволоконные сети, известные как услуги «волокно до дома» (FTTH), предоставляют множество преимуществ, включая расширенный доступ к рабочим местам и экономическому развитию, повышение эффективности коммунальных услуг и экономию городских затрат на энергию.Например, в Чаттануге муниципальная широкополосная сеть Теннесси создала около 5200 новых рабочих мест, принесла 1,3 миллиарда долларов экономической выгоды в период с 2011 по 2015 год и продолжает экономить городу примерно 500 000 долларов в год в виде потенциальных сборов за услуги интернет-провайдеров. Институт самообеспечения выявил более 50 муниципальных служб FTTH в 28 штатах. Затраты на создание программ варьировались от 750 000 до 500 миллионов долларов, в зависимости от численности населения (от 150 до 453 000).Программы финансировались за счет доходных облигаций, грантов, займов и других методов.
Муниципалитеты также могут столкнуться с рядом препятствий на пути развертывания, в том числе с препятствиями со стороны правительства штата. Например, в 18 штатах действует законодательство, препятствующее созданию общедоступной широкополосной связи, в то время как еще в пяти штатах действует законодательство, ограничивающее общественную широкополосную связь в меньшей степени. Эти законы различаются по своим ограничениям: от ограничения государственных средств для государственно-частных партнерств по широкополосной связи до запрета муниципальных услуг, если частный интернет-провайдер предлагает услугу в юрисдикции муниципалитета, независимо от качества или цены услуги.Другие законы запрещают муниципалитетам продавать широкополосную связь напрямую потребителю через розничную модель и вместо этого требуют оптовой модели, когда город должен продавать третьей стороне, которая затем продает потребителю.
Широкополосная связь через сельские электрические кооперативы
Электрические кооперативы (кооперативы) — это некоммерческие поставщики коммунальных услуг, часто расположенные в сельской местности. Более 900 кооперативов обеспечивают 12 процентов электроэнергии в США и охватывают зоны обслуживания, которые охватывают более 50 процентов территории страны.Более 200 электрических кооперативов развертывают интернет-услуги с помощью различных широкополосных технологий, 90 из которых используют широкополосное оптоволокно.
Национальная ассоциация сельских электрических кооперативов (NRECA) провела обследование 20 электрических кооперативов в 16 штатах, которые развернули широкополосную инфраструктуру в своих общинах. Хотя используемые методы и технологии различались в зависимости от местоположения, кооперативы инвестировали 700 миллионов долларов в широкополосную инфраструктуру, проложив в общей сложности 26 900 миль кабеля для предоставления интернет-услуг.В результате 100 000 абонентов получили услуги широкополосного доступа с коэффициентом использования 42%. Зоны обслуживания имели низкую плотность, средневзвешенное значение составляло 7,5 человек на милю линии электропередачи. Кооперативы также получили в общей сложности 150 миллионов долларов в виде грантов на федеральном уровне, уровне штата и на местном уровне для покрытия высоких затрат на развертывание. Такое финансирование может позволить электроэнергетическим кооперативам предоставлять доступный Интернет своим необслуживаемым сообществам.
Существующие федеральные программы поддержки широкополосной связи
Федеральное правительство реализует свои существующие инициативы по расширению широкополосной связи в основном в Федеральной комиссии по связи (FCC), Службе сельских коммунальных услуг (RUS) в США.S. Министерство сельского хозяйства (USDA) и Национальное управление электросвязи и информации Министерства торговли США (NTIA). На FCC приходится наибольшая доля федеральной поддержки. Федеральные инвестиции в развертывание широкополосной связи в необслуживаемых и недостаточно обслуживаемых районах составили около 47,3 миллиарда долларов с 2009 по 2017 год.
Июнь 2021 года ознаменовался объявлением межведомственного соглашения между FCC, USDA и NTIA по обмену информацией и координации финансирования развития широкополосной связи.
Федеральная комиссия по связи (FCC)
Наибольшая доля финансирования поддержки широкополосного доступа в период с 2009 по 2017 год поступила от Федеральной комиссии по связи.Фонд универсального обслуживания FCC обеспечивает поддержку через механизмы, нацеленные на четыре типа сообществ: потребителей с низким доходом, поставщиков медицинских услуг, школы и библиотеки (при поддержке программы E-Rate) и районы развертывания с высокими затратами, которые часто находятся в сельской местности. В период с 2009 по 2017 год 41,7 миллиарда долларов было выделено в районы с высокими затратами в рамках таких программ, как Connect America Fund, который субсидирует интернет-провайдеров, создающих инфраструктуру в необслуживаемых районах, и Mobility Fund, который поддерживает услуги мобильного широкополосного доступа в сельских районах.Программы FCC, нацеленные на районы с высокими затратами, теперь включают Фонд сельских возможностей цифровых технологий, созданный в январе 2020 года для дальнейшей поддержки развертывания широкополосной связи в сельских районах, где скорость обслуживания составляет менее 25/3 Мбит / с. Сельский фонд цифровых возможностей стремится к развертыванию высокоскоростной широкополосной связи более чем 5,2 миллионам жителей и предприятий в течение десятилетнего периода, в то время как Фонд Connect America расширил широкополосный доступ более чем на 5,5 миллионов населенных пунктов по состоянию на конец 2020 года.
Национальное управление электросвязи и информации (NTIA)
Закон о восстановлении и реинвестициях в Америке от 2009 года был первым значительным законодательным актом об инвестициях в широкополосную связь в Соединенных Штатах.Он выделил 7,2 миллиарда долларов на развертывание широкополосной связи программам Национального управления электросвязи и информации (NTIA) и Службы сельских коммунальных предприятий; он составлял всю долю NTIA в федеральных инвестициях в широкополосную связь с 2009 по 2017 год. Кроме того, в соответствии с Законом NTIA было выделено 3,3 миллиарда долларов на предоставление грантов в рамках Программы возможностей широкополосной технологии (BTOP). BTOP предоставила гранты 116 частным, некоммерческим, государственным и муниципальным проектам инфраструктуры широкополосной связи как для жителей, так и для государственных учреждений, таких как библиотеки и университеты.По состоянию на ноябрь 2020 года все проекты, кроме двух, были завершены.
В 2016 году NTIA сообщило, что благодаря BTOP было построено 117072 мили новой и модернизированной широкополосной инфраструктуры. Сообщается, что он также подключил 14 149 домов и предприятий и около 26 000 государственных учреждений, таких как школы, библиотеки и медицинские центры, к высокоскоростному Интернету.
Служба сельского хозяйства (RUS)
Служба сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США финансирует различные гранты и кредитные программы для сельской инфраструктуры.Около 2,2 миллиарда долларов из Закона о восстановлении и реинвестировании Америки от 2009 года. профинансировали гранты на Программу широкополосных инициатив, которая в основном финансировала проекты инфраструктуры широкополосной связи в сельских районах и больше не действует. Сообщается, что в рамках программы широкополосных инициатив улучшена или добавлена широкополосная инфраструктура для 334 830 абонентов через 66 521 миля оптоволоконного кабеля и 5468 точек беспроводного доступа.
НаRUS также действует Программа грантов Community Connect, которая предоставляет гранты на развертывание широкополосного доступа в сельской местности, где услуги отсутствуют.Программы займов RUS для широкополосной связи включают Программу займов для сельского широкополосного доступа, Программу займов для телекоммуникационной инфраструктуры и займы, включенные в Программу широкополосных инициатив. В целом RUS предоставила частным провайдерам около 4 миллиардов долларов в виде займов для развертывания широкополосной связи в сельской местности, которые были возвращены правительству с процентами.
В 2018 году RUS запустила пилотную программу электронного подключения в сельской местности «ReConnect». Программа была создана на основании Закона о консолидированных ассигнованиях от 2018 г. (P.L. 115-141) и изначально имел бюджетные полномочия в размере 6 миллиардов долларов для предоставления ссуд и грантов электроэнергетическим кооперативам, частным корпорациям, а также государственным, племенным и местным органам власти для развертывания широкополосной связи в сельской местности. Дополнительные 550 миллионов долларов были предоставлены Конгрессом в 2019 году (P.L. 116-6), а затем еще 555 миллионов долларов в 2020 году (P.L. 116-93). Позже в 2020 году еще 100 миллионов долларов в виде гранта было добавлено в соответствии с Законом о помощи, чрезвычайной помощи и экономической безопасности в связи с коронавирусом (P.L. 116-136).В 2019 финансовом году Reconnect выделил 661 миллион долларов на 76 проектов в 33 штатах. В 2020 финансовом году Reconnect предоставила 673 миллиона долларов 87 проектам в 35 штатах.
Последние законодательные акты, поддерживающие развертывание широкополосной связи
Несмотря на федеральное финансирование и инициативы по развертыванию широкополосной связи в сельской местности со стороны частных компаний, муниципалитетов и кооперативов, миллионы американцев по-прежнему не имеют доступа к высокоскоростной широкополосной связи. В 2017 году FCC подсчитала, что развертывание широкополосной связи по всей стране будет стоить дополнительно 80 миллиардов долларов, хотя фактическая стоимость может быть выше, учитывая ранее упомянутую неточность карт внедрения широкополосной связи FCC.По некоторым оценкам, стоимость размещения достигает 150 миллиардов долларов, в зависимости от типа используемой широкополосной технологии.
Развертывание широкополосной связи было в центре внимания недавнего федерального законодательства. Например, Закон о помощи, чрезвычайной помощи и экономической безопасности (CARES) от 2020 г.
Закон о консолидированных ассигнованиях от 2021 года (P.L. 116-260), основанный на Законе CARES , включены 7 миллиардов долларов специально на улучшение инфраструктуры широкополосной связи. В законопроекте было использовано 3,2 миллиарда долларов для создания программы Emergency Broadband Benefit в рамках FCC, временной программы, которая предусматривает субсидию в размере 50 долларов на ежемесячные счета за Интернет для соответствующих требованиям жителей сельских районов и субсидии в размере 75 долларов для жителей племенных земель. Дополнительный 1 миллиард долларов предоставил грант для программы Tribal Broadband Connectivity Program в NTIA, предназначенный для финансирования широкополосного доступа, развертывания и программ в племенных землях.
Закон о точности развертывания широкополосного доступа и технологической доступности (DATA) от 2020 г. (P.L. 116-130) требует от FCC повысить точность своих карт доступности широкополосного доступа.
В соответствии с Законом о американском плане спасения от 2021 года (P.L. 117-2) выделено 7,1 миллиарда долларов на создание нового временного фонда экстренного подключения в рамках FCC для поддержки соответствующих учебных заведений, стремящихся улучшить свою широкополосную инфраструктуру. Он также предоставил штатам дополнительные средства для финансирования развертывания широкополосной связи.Широкополосная связь также является важным направлением в плане инфраструктуры администрации Байдена-Харриса на сумму 2 триллиона долларов, который, в частности, выделяет 100 миллиардов долларов на развертывание высокоскоростного Интернета для каждого американца. План увеличивает доступность широкополосной связи, уделяет приоритетное внимание сетям, «принадлежащим, управляемым или связанным с местными органами власти, некоммерческими организациями и кооперативами», включает племенные нации в структуру программы для развертывания широкополосной связи и создает «равные условия игры» для муниципальных собственные и сельские электрические кооперативы, конкурирующие с частными поставщиками.
Недавно предложенный закон также сделал упор на финансирование расширения широкополосной связи, в том числе Закон о ведущей инфраструктуре для завтрашней Америки или Закон LIFT America (HR 1848), представленный 32 демократами в Комитете палаты представителей по энергетике и торговле, и закон Доступный и доступный Интернет для всех Закон (HR1783), внесенный сенатором Клобучаром (Миннесота) и представителем Клайбурном (DS.C.). Эти счета позволят выделить более 94 миллиардов долларов на развертывание широкополосной связи, из которых 80 миллиардов долларов будут зарезервированы для расширения высокоскоростной широкополосной связи на недостаточно обслуживаемые и необслуживаемые городские и сельские районы.Шестьдесят миллиардов долларов из этой суммы будут направлены на конкурсные торги для оптимизации распределения помощи, а оставшиеся 20 миллиардов долларов будут распределены между штатами для финансирования их процессов развертывания. Дополнительные 5 миллиардов долларов послужат капиталом для финансирования проектов широкополосной инфраструктуры под низкие проценты. Наконец, 9,3 миллиарда долларов будут направлены на финансирование доступности широкополосного доступа и акционерного капитала, 6 миллиардов долларов из которых будут распределены на программу Emergency Broadband Benefit в рамках FCC.
Заключение
Несмотря на недавний прогресс в расширении широкополосной связи в сельской местности, становится все более очевидным, что расширение доступа к услугам высокоскоростной широкополосной связи должно быть главным приоритетом для Соединенных Штатов с 14 лет.От 5 до 42 миллионов американцев по-прежнему не имеют доступа к надежному высокоскоростному Интернету. Растущие запросы на универсальную широкополосную связь подчеркивают важность этой технологии для сообществ, но различные финансовые и экономические барьеры продолжают препятствовать развертыванию широкополосных услуг в необслуживаемых и недостаточно обслуживаемых районах. Хотя финансирование развертывания широкополосной связи должно конкурировать с другими высокоприоритетными программами, касающимися отсутствия продовольственной безопасности, инфраструктуры, здравоохранения или образования, высокоскоростной доступ в Интернет имеет решающее значение для многих из этих приоритетов.Сельские электрические кооперативы, местные органы власти и федеральное правительство добились значительных успехов в финансировании развертывания новой широкополосной связи. Если это будет продолжаться, цифровой разрыв еще больше сократится, что обеспечит бесчисленные социально-экономические выгоды и преимущества справедливости для недостаточно обслуживаемых регионов и будет способствовать более широкому вовлечению населения в процесс перехода к более чистой экономике.
Авторы: Рэйчел Снид и Джексон Толберт
Редактор: Джон-Майкл Кросс
Графика: Сидней О’Шонесси
Для примечаний, пожалуйста, загрузите PDF-версию этого краткого обзора.
Краткое описание выпуска| Преодоление цифрового разрыва | Официальные документы
В 2019 году по меньшей мере 14,5 миллиона американцев не имели доступа к широкополосной связи (или высокоскоростному Интернету), при этом сельские общины и земли племен несли непропорционально большую долю бремени. Недоступность или недоступность широкополосной связи приводит к феномену «цифрового разрыва» — социально-экономическому разрыву, который возникает между сообществами, имеющими надежный доступ к высокоскоростному Интернету, и теми, у которых его нет.Отсутствие широкополосного доступа часто усугубляет ранее существовавшее бремя недостаточно обслуживаемых сообществ, влияя на услуги, которые все больше зависят от Интернета, включая образование и здравоохранение. Широкополосная связь также способствует использованию многих энергоэффективных технологий, которые сокращают выбросы углерода и экономят деньги клиентов. Другими словами, расширение широкополосной связи необходимо для успешного перехода к экономике чистой энергии. В этом информационном бюллетене будет исследовано текущее состояние доступа к Интернету в США, как более широкое распространение широкополосной связи может улучшить равенство и благосостояние сообществ, потенциал широкополосной связи для повышения энергоэффективности и то, что Соединенные Штаты достигли на данный момент в закрытии цифровой разрыв.
Что такое широкополосный доступ?
Широкополосный доступ — это инфраструктура, которая соединяет пользователей с Интернетом на высокой скорости и позволяет им обмениваться данными между устройствами. В 2015 году Федеральная комиссия по связи (FCC) установила минимальный стандарт широкополосной связи: скорость загрузки 25 мегабит в секунду (Мбит / с) и скорость загрузки 3 Мбит / с (стандарт 25/3 Мбит / с). Счетная палата правительства США (GAO), однако, входит в число организаций, которые считают, что этот стандарт слишком медленный для удовлетворения потребностей многих пользователей в Интернете.Услуги широкополосной связи могут предоставляться с использованием самых разных технологий, в том числе через кабель, DSL (цифровая абонентская линия), оптоволоконный, спутниковый и беспроводной (как фиксированный, так и сотовый).
Типы широкополосного доступа
Спутник: Спутниковый Интернет — единственный вариант высокоскоростного Интернета, доступный примерно для девяти миллионов американцев. В первую очередь это клиенты из отдаленных сельских районов, поскольку спутниковый интернет не зависит от наземной инфраструктуры, кроме антенны.Скорость спутникового интернета обычно составляет от 12 до 100 Мбит / с, но может варьироваться из-за задержек передачи сигнала или погодных условий. Хотя спутниковый Интернет является наиболее широко доступной формой широкополосного доступа, он становится все более дорогим вариантом, если требуются более высокие скорости.
DSL (цифровая абонентская линия): Интернет DSL — это более старая форма широкополосного доступа, в которой услуги могут передаваться по существующим телефонным линиям. Использование DSL существующей телефонной инфраструктуры делает его более доступным вариантом, и он более доступен в сельских районах, где отсутствует развитая широкополосная инфраструктура.Хотя DSL-доступ в Интернет зачастую дешевле, чем другие варианты широкополосного доступа, и он доступен почти для 89 процентов населения страны, только 42 процента американцев имеют доступ к DSL, который соответствует минимуму FCC для широкополосного доступа.
Фиксированная беспроводная связь: Фиксированная беспроводная сеть Интернет — это еще один жизнеспособный вариант широкополосного доступа для сельских районов, который работает аналогично спутниковому Интернету, хотя обычно использует небольшую антенну, а не спутниковую тарелку. Скорость фиксированной беспроводной связи колеблется от 5 до 50 Мбит / с, хотя провайдеры могут обеспечить фиксированную беспроводную связь со скоростью 200 Мбит / с или выше для многоквартирных жилых домов.
Беспроводная сотовая связь: Беспроводная сотовая связь соединяет пользователей с ближайшей вышкой сотовой связи, как правило, с помощью смартфона. В то время как доступность сотовой связи в более развитых сельских районах превышает 95 процентов в наиболее распространенных сетях, максимальная скорость загрузки составляет только 20 Мбит / с, а скорость загрузки достигает максимума 5 Мбит / с. Покрытие сотовой связи в удаленных районах составляет менее 84 процентов, даже в самой лучшей сети, обеспечивая скорость загрузки только 12,3 Мбит / с и скорость загрузки менее 4 Мбит / с.
Кабель: Кабельный Интернет — один из наиболее распространенных и доступных видов широкополосного доступа, к которому имеет доступ почти 90 процентов населения США. Кабельный Интернет предоставляется через те же коаксиальные кабели, что и кабельное телевидение, и часто входит в пакет услуг телефонной и телевизионной связи от многих провайдеров. Благодаря скорости загрузки до 940 Мбит / с и скорости загрузки не менее 50 Мбит / с, кабель является одним из самых быстрых способов широкополосного доступа.
Волоконно: Оптоволоконный Интернет — это самый быстрый и надежный вид широкополосного доступа.Услуга доставляется в дом через проложенный на земле оптоволоконный кабель, который передает данные в виде световых импульсов по тонким пластиковым или стеклянным нитям. Хотя скорость загрузки по оптоволоконному кабелю может достигать 2000 Мбит / с, большинство провайдеров предлагают максимальную скорость около 1000 Мбит / с. Наиболее существенным ограничением оптоволокна является его низкая доступность: только около 45 процентов домохозяйств в США имеют к нему доступ, в основном в городских и пригородных районах. Примерно 24 процента сельских домохозяйств имеют доступ к оптоволоконному Интернету.
Отсутствие универсального широкополосного доступа в сельских районах Америки
Согласно 14-му отчету о развитии широкополосной связи FCC , более 14 миллионов американцев, или около 4 процентов населения США, не имели доступа к минимальному стандарту широкополосной связи 25/3 Мбит / с в 2019 году. Вероятно, это число занижено. Согласно исследованию BroadbandNow, которое указывает на неточности в прошлых картографических данных FCC, до 42 миллионов американцев могут не иметь широкополосного доступа.Например, до 2020 года на картах FCC все дома в переписном участке считались обслуживаемыми надлежащим образом, если только один дом в этом районе имел доступ в Интернет.
Согласно отчету FCC, в сельских и племенных общинах самые низкие показатели широкополосного доступа. Например, в 2019 году 98,8% городских районов имели доступ к Интернету со скоростью 25/3 Мбит / с по сравнению с 82,7% в сельской местности и 79,1% племенных земель. Это несоответствие становится более заметным с увеличением скорости широкополосных услуг — 97.8 процентов городских районов имеют доступ к Интернету со скоростью 100/10 Мбит / с, по сравнению с 66,8 процентами сельских районов и 63,7 процентами земель племен.
В заявлении FCC, опубликованном в январе 2021 года, отмечалось, что цифровой разрыв быстро сокращается, поскольку процентный разрыв между скоростью доступа 25/3 Мбит / с в городских и сельских районах уменьшился на 14 пунктов в период с конца 2016 года по конец 2019 года. В заявлении отмечается, что это увеличение в первую очередь связано с усилиями операторов фиксированной и мобильной связи по расширению.Однако, несмотря на эти недавние достижения в области широкополосного доступа, различия между городом и деревней в широкополосном доступе по-прежнему значительны, особенно при более высоких скоростях интернета.
Факторы, приводящие к неравенству широкополосного доступа
Географическое разделение: Более 57 миллионов человек, около 17 процентов населения США, живут в сельской местности с низкой плотностью населения. В сельских районах возникают уникальные проблемы с развертыванием широкополосной связи. Из-за низкой плотности населения и часто пересеченной местности провайдеры могут столкнуться с низкой окупаемостью инвестиций при строительстве дорогостоящей широкополосной инфраструктуры, такой как кабель или оптоволокно, в сельской местности.Постоянные расходы на сеть и техническое обслуживание также вызывают беспокойство. В 2017 году FCC подсчитала, что строительство широкополосных сетей для 12 из оставшихся 14 процентов жилых и небольших коммерческих объектов, в которых отсутствует услуга 25/3 Мбит / с, обойдется в 40 миллиардов долларов, но для достижения этой цели потребуются дополнительные 40 миллиардов долларов. последние два процента. Кроме того, для последних двух процентов этих местоположений потребуется 2 миллиарда долларов в виде постоянного ежегодного финансирования затрат на техническое обслуживание после прокладки волокна или кабеля, поскольку доходов от абонентов в этих районах с низкой плотностью населения будет недостаточно для покрытия сетевых затрат.
Конкуренция : Ограниченная рыночная конкуренция между частными поставщиками интернет-услуг (ISP), которые составляют большую часть рынка широкополосного доступа, также препятствует расширению широкополосного доступа. В 2018 году на четыре частных компании — AT&T, Charter Communications, Comcast Corp и Spectrum — приходилось 66 процентов доли рынка широкополосного доступа в США с 73,9 миллионами абонентов между ними. На 12 крупнейших частных интернет-провайдеров пришлось 85,6% рынка интернет-подписчиков, или 95,8 млн абонентов. Счетная палата правительства сообщила в 2017 году, что конкуренция между частными интернет-провайдерами была ограничена в пригородных районах и районах с низкой плотностью населения.В отчете также отмечается, что факторы, ограничивающие конкуренцию, включают высокие барьеры для входа (из-за больших инвестиций, необходимых для прокладки проводов, кабелей и другой широкополосной инфраструктуры) в сочетании с более низкой окупаемостью инвестиций в менее населенных районах. Получение разрешений на доступ к существующей инфраструктуре, такой как опоры электроснабжения, затруднено, а слияния сокращают количество конкурентов, что приводит к ограниченному выбору поставщиков для клиентов.
Доступность : Даже если услуги широкополосного доступа доступны в каком-либо районе, высокие цены могут помешать клиентам подписаться на них.Согласно исследованию, проведенному центром Pew Research Center среди пользователей, не пользующихся широкополосным доступом, высокая ежемесячная стоимость подписки была наиболее часто упоминаемой причиной (50 процентов респондентов) отсутствия широкополосного доступа в доме, за которой следовала исключительная зависимость от смартфонов, возможность доступа в Интернет. вне дома и дороговизна покупки компьютера. Другие факторы, вызывающие диспропорции в области широкополосной связи, в частности ограниченная конкуренция между интернет-провайдерами, удерживают цены на высоком уровне.
Социально-экономический статус : Сельские сообщества часто сталкиваются с более высоким уровнем бедности и более низким уровнем образования, а цифровой разрыв непропорционально влияет на сообщества с более низким финансовым статусом, более низким уровнем образования и цветные сообщества.Широкополосной связью пользуется 72,8 процента домохозяйств с годовым доходом ниже 50 000 долларов США по сравнению с 93,5 процентами домохозяйств с годовым доходом более 50 000 долларов США. Еще одним фактором является возраст, поскольку люди младше 24 лет с меньшей вероятностью смогут позволить себе оплату услуг широкополосного доступа, а люди в возрасте 65 лет и старше с большей вероятностью не будут иметь навыков работы с компьютером. Кроме того, более низкий спрос на широкополосную связь в сообществах с низким доходом и цветных сообществах может привести к дискриминации на основе прибыли: услуги широкополосной связи не распространяются на эти сообщества, потому что они ожидают, что отдача будет низкой.По этой причине учет фактора рентабельности является необходимой частью успешного расширения широкополосной связи.
Последствия цифрового разрыва
Влияние на образование: Отсутствие широкополосного доступа отрицательно сказывается на системе образования. Пятьдесят процентов восьмиклассников в сельской местности и 58 процентов всех студентов в США сообщили, что они используют Интернет дома, чтобы делать домашнее задание почти каждый день. Однако в 2018 году 35 процентов подростков заявили, что им приходилось делать домашнее задание по мобильному телефону, 17 процентов не могли выполнять домашние задания, а 12 процентов были вынуждены использовать общедоступный Wi-Fi для школьных занятий из-за отсутствия широкополосного доступа дома. .Эти разногласия усугубила пандемия COVID-19, когда школы перешли на онлайн-обучение. Появились многочисленные сообщения о том, что студенты из сельских и недостаточно обслуживаемых городских сообществ получают доступ к своим онлайн-урокам и домашним заданиям с парковок с Wi-Fi.
Экономические последствия: Расширенный доступ к широкополосной связи способствует росту рабочих мест и населения, снижению уровня безработицы и более широкому развитию бизнеса. Сельское хозяйство также выигрывает от более широкого внедрения широкополосной связи: одно исследование показало, что более широкое распространение широкополосной связи может привести к трехпроцентному увеличению прибыли фермерских хозяйств.По оценкам Министерства сельского хозяйства США, универсальная широкополосная связь, развернутая в тандеме с технологиями цифрового сельского хозяйства, может принести экономике Соединенных Штатов дополнительные от 47 до 65 миллиардов долларов.
Расширенный доступ к широкополосной связи может также помочь решить непропорционально высокую энергетическую нагрузку на сельские районы. Доля годового дохода, расходуемая на энергию, или энергетическое бремя, составляет 4,4 процента для сельских районов по сравнению с 3,3 процента для городских районов. Это неравенство более выражено для сельских домохозяйств с низкими доходами, энергетическая нагрузка которых в три раза больше, чем бремя для сельских домохозяйств с более высокими доходами.Причины более высокого энергетического бремени в сельской местности включают старые дома, неэффективные с точки зрения энергопотребления системы отопления, хронические экономические трудности из-за низкого дохода, а также отсутствие финансовой помощи и программ повышения энергоэффективности в сельских районах. Интеллектуальные энергетические устройства могут помочь снизить затраты на электроэнергию, но в настоящее время о них не может быть и речи для домов без широкополосной связи.
Воздействие на общественное здравоохранение: Качество здравоохранения все больше зависит от Интернета. Электронные медицинские карты, обмен данными между поставщиками медицинских услуг и пациентами, а также онлайн-услуги здравоохранения, такие как телемедицина, становятся все более популярными.Телемедицина может быть эффективным временным инструментом для обслуживания сельских сообществ, испытывающих нехватку местных поставщиков медицинских услуг. По этой и другим причинам в недавней статье в American Journal of Public Health широкополосный доступ объявлен социальным детерминантом здоровья. Развертывание широкополосной связи в сельских районах, племенных землях и других обремененных сообществах служит улучшению социально-экономических условий, влияющих на общее состояние здоровья целых регионов.
Энергетические и прецизионные технологии, требующие широкополосного доступа
Смарт-устройства
Энергетические устройства для умного дома становятся все более распространенными и могут помочь своим пользователям экономить энергию и деньги.Они включают в себя новые модели термостатов, тепловых насосов, электрических водонагревателей и других приборов, которые подключаются к домашнему Интернету. Например, ожидается, что к 2022 году интеллектуальные термостаты будут составлять 70 процентов рынка термостатов. Потребители могут настраивать интеллектуальные устройства в соответствии со своими потребностями и принимать решения по оптимизации для снижения потребления энергии. Совет индустрии информационных технологий сообщает, что Соединенные Штаты могут сократить потребление энергии на 12–22%, если в полной мере воспользуются доступными в настоящее время средствами повышения эффективности при подключении к Интернету.
Многие из этих интеллектуальных устройств требуют высокоскоростного широкополосного доступа для оптимальной работы. Например, некоторые жилищные возобновляемые технологии, такие как солнечные инверторы, могут потребовать широкополосного доступа для мониторинга и управления потоком энергии в здание. Таким образом, экономия, обеспечиваемая более интеллектуальными энергетическими устройствами, недоступна для многих, у кого нет доступа к широкополосной связи в сельских районах и племенных землях, включая государственные учреждения, такие как больницы и школы.
Точное земледелие
Broadband также позволяет использовать точное земледелие или использовать датчики и сбор данных на фермах для повышения эффективности использования ресурсов, урожайности и прибыльности.Например, системы орошения на основе датчиков оптимизируют объем используемой воды и время, затрачиваемое на полив сельскохозяйственных культур, экономя воду и затраты. Мониторы урожайности, еще одна точная технология, требующая использования Интернета, предоставляют фермерам данные об урожайности зерна, уровне влажности и свойствах почвы и могут сэкономить им 25 долларов на акр на производственных расходах. Внедрение широкополосной связи в сельскохозяйственных пространствах позволяет фермерам использовать технологии точного земледелия, которые приносят пользу их деятельности и экономике в целом.
Интеллектуальные сети
Интеллектуальные энергетические технологии, развернутые по всей сети, как перед счетчиком, так и за ним, могут создавать преимущества, выходящие за рамки местоположения их установок.Интеллектуальные энергетические устройства используют широкополосную связь для отправки информации обратно сетевым и сетевым операторам (с разрешения потребителя), что улучшает управление нагрузкой коммунальных предприятий, прогнозирование и экономию энергии.
Электроэнергетические компании могут запускать программы управления спросом (DSM), которые предоставляют потребителям финансовые стимулы для поощрения энергоэффективности. Программы DSM побуждают клиентов изменять свои модели использования, чтобы снизить свои затраты и дать коммунальным предприятиям возможность активно управлять энергетическими нагрузками и перемещать электроэнергию туда, где она больше всего необходима в сети.Программы спроса и реагирования (DR) — это тип DSM, нацеленный на снижение потребительского спроса в часы пик или в аварийных ситуациях с энергопотреблением. За счет снижения пикового спроса на электроэнергию коммунальные предприятия могут меньше полагаться на дорогостоящую электроэнергию от пиковых электростанций и ограничивать потребность в инвестициях в новые электростанции. Программы повышения энергоэффективности в 2019 году позволили сэкономить 32,8 миллиона мегаватт-часов.
Электромобили, которые могут использоваться для хранения энергии, также требуют доступа в Интернет. Двусторонняя связь между электромобилями и сетью, поддерживаемая широкополосной связью, позволит сети сбалансировать энергетические нагрузки и время зарядки и оптимизировать развертывание общественных зарядных станций для электромобилей.Коммунальные предприятия также могут внедрить ценообразование по времени использования и другие программы DSM, чтобы избежать скачков спроса вечером, когда большинство электромобилей возвращаются домой и подключаются для зарядки.
Широкополосная сеть интеллектуальных устройств с поддержкой энергосистемы расширяет возможности коммунальных служб и повышает их осведомленность о сети, предоставляя коммунальным предприятиям расширенные возможности прогнозирования и оптимизации пиковых значений. Датчики, которые измеряют стабильность сети и реагируют с помощью сети интеллектуальных устройств, могут привести к созданию более устойчивой системы распределения, которая сокращает простои и лучше подготовлена к штормам и стихийным бедствиям.Комбинированная экономия затрат может быть даже более значительной, чем индивидуальная экономия, когда интеллектуальные устройства обмениваются информацией в сети.
Broadband улучшает связь между заказчиком и коммунальным предприятием в более умной сети, что приносит пользу обеим сторонам. Когда это происходит эффективно, такое общение повышает доверие между потребителями и их коммунальными предприятиями, повышая готовность клиентов участвовать в коммунальных программах и помогая коммунальным предприятиям предоставлять более качественные услуги.
Инициативы и задачи по развертыванию широкополосной связи в сельских и племенных районах
Широкая доступность широкополосной связи обеспечит множество преимуществ, включая возможность развертывания интеллектуальных сетей по всей стране со всеми их преимуществами эффективности и устойчивости.Но высокая стоимость развертывания и низкая плотность населения лишили частных интернет-провайдеров стимулов к расширению широкополосного доступа во многие сельские и племенные общины. Отраслевые эксперты также называют высокую стоимость развертывания широкополосной связи, которая может стоить 27 000 долларов за милю оптоволоконного кабеля, как одно из самых серьезных препятствий для развертывания. Также могут возникнуть опасения по поводу цепочки поставок, поскольку сроки закупки волоконной технологии у иностранных производителей достигают одного года. А инициативы в области широкополосной связи могут иметь проблемы с своевременным получением федеральных средств, даже если они утверждены на грант или ссуду.
В результате многие муниципалитеты, правительства племен и местные электрические кооперативы (кооперативы) осуществили независимые инвестиции в широкополосную связь. Они также могут развертывать широкополосную связь через государственно-частные партнерства, если это разрешено местным законодательством.
Инициативы и проблемы племенных широкополосных сетей
Барьеры для новых, не частных провайдеров интернет-услуг могут быть значительными, особенно для племенных наций. С 2010 по 2017 год только 0,6 процента финансирования FCC и 11 процентов финансирования услуг широкополосного доступа Министерством сельского хозяйства США (RUS) были выделены непосредственно племенам или поставщикам, принадлежащим племенам.Многие из препятствий к финансированию, с которыми сталкиваются племена, носят нормативный характер. Например, по состоянию на 2018 год только 11 из 573 племен имели интернет-провайдеров, обозначенных в качестве подходящего оператора связи (ETC) в рамках фонда Connect America Fund (CAF) FCC, наиболее значительного источника федерального финансирования высокоскоростного доступа в Интернет. Когда FCC исследовала возможность осуществления выплат CAF племенам без обозначения ETC, она пришла к выводу, что разрешающий закон запрещает это делать. Племена также сталкиваются с препятствиями при подаче заявок на гранты RUS, такими как трудности с подготовкой предлагаемого дизайна сети, демонстрацией финансовой устойчивости проекта широкополосной связи и получением соответствующих средств для грантов.
GAO определило семь племен, которые использовали партнерские отношения с частными и принадлежащими племенам интернет-провайдерами, кооперативом электроснабжения, поставщиком услуг общественного доступа и региональным консорциумом для улучшения широкополосных услуг в своих сообществах. Тем не менее, эти партнерства полагались на средства, происходящие из Закона о восстановлении и реинвестициях в Америке от 2009 г. (P.L. 111-5), которые больше не доступны.
Муниципальные инициативы и проблемы широкополосной связи
Муниципальные общегородские оптоволоконные сети, известные как услуги «волокно до дома» (FTTH), предоставляют множество преимуществ, включая расширенный доступ к рабочим местам и экономическому развитию, повышение эффективности коммунальных услуг и экономию городских затрат на энергию.Например, в Чаттануге муниципальная широкополосная сеть Теннесси создала около 5200 новых рабочих мест, принесла 1,3 миллиарда долларов экономической выгоды в период с 2011 по 2015 год и продолжает экономить городу примерно 500 000 долларов в год в виде потенциальных сборов за услуги интернет-провайдеров. Институт самообеспечения выявил более 50 муниципальных служб FTTH в 28 штатах. Затраты на создание программ варьировались от 750 000 до 500 миллионов долларов, в зависимости от численности населения (от 150 до 453 000).Программы финансировались за счет доходных облигаций, грантов, займов и других методов.
Муниципалитеты также могут столкнуться с рядом препятствий на пути развертывания, в том числе с препятствиями со стороны правительства штата. Например, в 18 штатах действует законодательство, препятствующее созданию общедоступной широкополосной связи, в то время как еще в пяти штатах действует законодательство, ограничивающее общественную широкополосную связь в меньшей степени. Эти законы различаются по своим ограничениям: от ограничения государственных средств для государственно-частных партнерств по широкополосной связи до запрета муниципальных услуг, если частный интернет-провайдер предлагает услугу в юрисдикции муниципалитета, независимо от качества или цены услуги.Другие законы запрещают муниципалитетам продавать широкополосную связь напрямую потребителю через розничную модель и вместо этого требуют оптовой модели, когда город должен продавать третьей стороне, которая затем продает потребителю.
Широкополосная связь через сельские электрические кооперативы
Электрические кооперативы (кооперативы) — это некоммерческие поставщики коммунальных услуг, часто расположенные в сельской местности. Более 900 кооперативов обеспечивают 12 процентов электроэнергии в США и охватывают зоны обслуживания, которые охватывают более 50 процентов территории страны.Более 200 электрических кооперативов развертывают интернет-услуги с помощью различных широкополосных технологий, 90 из которых используют широкополосное оптоволокно.
Национальная ассоциация сельских электрических кооперативов (NRECA) провела обследование 20 электрических кооперативов в 16 штатах, которые развернули широкополосную инфраструктуру в своих общинах. Хотя используемые методы и технологии различались в зависимости от местоположения, кооперативы инвестировали 700 миллионов долларов в широкополосную инфраструктуру, проложив в общей сложности 26 900 миль кабеля для предоставления интернет-услуг.В результате 100 000 абонентов получили услуги широкополосного доступа с коэффициентом использования 42%. Зоны обслуживания имели низкую плотность, средневзвешенное значение составляло 7,5 человек на милю линии электропередачи. Кооперативы также получили в общей сложности 150 миллионов долларов в виде грантов на федеральном уровне, уровне штата и на местном уровне для покрытия высоких затрат на развертывание. Такое финансирование может позволить электроэнергетическим кооперативам предоставлять доступный Интернет своим необслуживаемым сообществам.
Существующие федеральные программы поддержки широкополосной связи
Федеральное правительство реализует свои существующие инициативы по расширению широкополосной связи в основном в Федеральной комиссии по связи (FCC), Службе сельских коммунальных услуг (RUS) в США.S. Министерство сельского хозяйства (USDA) и Национальное управление электросвязи и информации Министерства торговли США (NTIA). На FCC приходится наибольшая доля федеральной поддержки. Федеральные инвестиции в развертывание широкополосной связи в необслуживаемых и недостаточно обслуживаемых районах составили около 47,3 миллиарда долларов с 2009 по 2017 год.
Июнь 2021 года ознаменовался объявлением межведомственного соглашения между FCC, USDA и NTIA по обмену информацией и координации финансирования развития широкополосной связи.
Федеральная комиссия по связи (FCC)
Наибольшая доля финансирования поддержки широкополосного доступа в период с 2009 по 2017 год поступила от Федеральной комиссии по связи.Фонд универсального обслуживания FCC обеспечивает поддержку через механизмы, нацеленные на четыре типа сообществ: потребителей с низким доходом, поставщиков медицинских услуг, школы и библиотеки (при поддержке программы E-Rate) и районы развертывания с высокими затратами, которые часто находятся в сельской местности. В период с 2009 по 2017 год 41,7 миллиарда долларов было выделено в районы с высокими затратами в рамках таких программ, как Connect America Fund, который субсидирует интернет-провайдеров, создающих инфраструктуру в необслуживаемых районах, и Mobility Fund, который поддерживает услуги мобильного широкополосного доступа в сельских районах.Программы FCC, нацеленные на районы с высокими затратами, теперь включают Фонд сельских возможностей цифровых технологий, созданный в январе 2020 года для дальнейшей поддержки развертывания широкополосной связи в сельских районах, где скорость обслуживания составляет менее 25/3 Мбит / с. Сельский фонд цифровых возможностей стремится к развертыванию высокоскоростной широкополосной связи более чем 5,2 миллионам жителей и предприятий в течение десятилетнего периода, в то время как Фонд Connect America расширил широкополосный доступ более чем на 5,5 миллионов населенных пунктов по состоянию на конец 2020 года.
Национальное управление электросвязи и информации (NTIA)
Закон о восстановлении и реинвестициях в Америке от 2009 года был первым значительным законодательным актом об инвестициях в широкополосную связь в Соединенных Штатах.Он выделил 7,2 миллиарда долларов на развертывание широкополосной связи программам Национального управления электросвязи и информации (NTIA) и Службы сельских коммунальных предприятий; он составлял всю долю NTIA в федеральных инвестициях в широкополосную связь с 2009 по 2017 год. Кроме того, в соответствии с Законом NTIA было выделено 3,3 миллиарда долларов на предоставление грантов в рамках Программы возможностей широкополосной технологии (BTOP). BTOP предоставила гранты 116 частным, некоммерческим, государственным и муниципальным проектам инфраструктуры широкополосной связи как для жителей, так и для государственных учреждений, таких как библиотеки и университеты.По состоянию на ноябрь 2020 года все проекты, кроме двух, были завершены.
В 2016 году NTIA сообщило, что благодаря BTOP было построено 117072 мили новой и модернизированной широкополосной инфраструктуры. Сообщается, что он также подключил 14 149 домов и предприятий и около 26 000 государственных учреждений, таких как школы, библиотеки и медицинские центры, к высокоскоростному Интернету.
Служба сельского хозяйства (RUS)
Служба сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США финансирует различные гранты и кредитные программы для сельской инфраструктуры.Около 2,2 миллиарда долларов из Закона о восстановлении и реинвестировании Америки от 2009 года. профинансировали гранты на Программу широкополосных инициатив, которая в основном финансировала проекты инфраструктуры широкополосной связи в сельских районах и больше не действует. Сообщается, что в рамках программы широкополосных инициатив улучшена или добавлена широкополосная инфраструктура для 334 830 абонентов через 66 521 миля оптоволоконного кабеля и 5468 точек беспроводного доступа.
НаRUS также действует Программа грантов Community Connect, которая предоставляет гранты на развертывание широкополосного доступа в сельской местности, где услуги отсутствуют.Программы займов RUS для широкополосной связи включают Программу займов для сельского широкополосного доступа, Программу займов для телекоммуникационной инфраструктуры и займы, включенные в Программу широкополосных инициатив. В целом RUS предоставила частным провайдерам около 4 миллиардов долларов в виде займов для развертывания широкополосной связи в сельской местности, которые были возвращены правительству с процентами.
В 2018 году RUS запустила пилотную программу электронного подключения в сельской местности «ReConnect». Программа была создана на основании Закона о консолидированных ассигнованиях от 2018 г. (P.L. 115-141) и изначально имел бюджетные полномочия в размере 6 миллиардов долларов для предоставления ссуд и грантов электроэнергетическим кооперативам, частным корпорациям, а также государственным, племенным и местным органам власти для развертывания широкополосной связи в сельской местности. Дополнительные 550 миллионов долларов были предоставлены Конгрессом в 2019 году (P.L. 116-6), а затем еще 555 миллионов долларов в 2020 году (P.L. 116-93). Позже в 2020 году еще 100 миллионов долларов в виде гранта было добавлено в соответствии с Законом о помощи, чрезвычайной помощи и экономической безопасности в связи с коронавирусом (P.L. 116-136).В 2019 финансовом году Reconnect выделил 661 миллион долларов на 76 проектов в 33 штатах. В 2020 финансовом году Reconnect предоставила 673 миллиона долларов 87 проектам в 35 штатах.
Последние законодательные акты, поддерживающие развертывание широкополосной связи
Несмотря на федеральное финансирование и инициативы по развертыванию широкополосной связи в сельской местности со стороны частных компаний, муниципалитетов и кооперативов, миллионы американцев по-прежнему не имеют доступа к высокоскоростной широкополосной связи. В 2017 году FCC подсчитала, что развертывание широкополосной связи по всей стране будет стоить дополнительно 80 миллиардов долларов, хотя фактическая стоимость может быть выше, учитывая ранее упомянутую неточность карт внедрения широкополосной связи FCC.По некоторым оценкам, стоимость размещения достигает 150 миллиардов долларов, в зависимости от типа используемой широкополосной технологии.
Развертывание широкополосной связи было в центре внимания недавнего федерального законодательства. Например, Закон о помощи, чрезвычайной помощи и экономической безопасности (CARES) от 2020 г.
Закон о консолидированных ассигнованиях от 2021 года (P.L. 116-260), основанный на Законе CARES , включены 7 миллиардов долларов специально на улучшение инфраструктуры широкополосной связи. В законопроекте было использовано 3,2 миллиарда долларов для создания программы Emergency Broadband Benefit в рамках FCC, временной программы, которая предусматривает субсидию в размере 50 долларов на ежемесячные счета за Интернет для соответствующих требованиям жителей сельских районов и субсидии в размере 75 долларов для жителей племенных земель. Дополнительный 1 миллиард долларов предоставил грант для программы Tribal Broadband Connectivity Program в NTIA, предназначенный для финансирования широкополосного доступа, развертывания и программ в племенных землях.
Закон о точности развертывания широкополосного доступа и технологической доступности (DATA) от 2020 г. (P.L. 116-130) требует от FCC повысить точность своих карт доступности широкополосного доступа.
В соответствии с Законом о американском плане спасения от 2021 года (P.L. 117-2) выделено 7,1 миллиарда долларов на создание нового временного фонда экстренного подключения в рамках FCC для поддержки соответствующих учебных заведений, стремящихся улучшить свою широкополосную инфраструктуру. Он также предоставил штатам дополнительные средства для финансирования развертывания широкополосной связи.Широкополосная связь также является важным направлением в плане инфраструктуры администрации Байдена-Харриса на сумму 2 триллиона долларов, который, в частности, выделяет 100 миллиардов долларов на развертывание высокоскоростного Интернета для каждого американца. План увеличивает доступность широкополосной связи, уделяет приоритетное внимание сетям, «принадлежащим, управляемым или связанным с местными органами власти, некоммерческими организациями и кооперативами», включает племенные нации в структуру программы для развертывания широкополосной связи и создает «равные условия игры» для муниципальных собственные и сельские электрические кооперативы, конкурирующие с частными поставщиками.
Недавно предложенный закон также сделал упор на финансирование расширения широкополосной связи, в том числе Закон о ведущей инфраструктуре для завтрашней Америки или Закон LIFT America (HR 1848), представленный 32 демократами в Комитете палаты представителей по энергетике и торговле, и закон Доступный и доступный Интернет для всех Закон (HR1783), внесенный сенатором Клобучаром (Миннесота) и представителем Клайбурном (DS.C.). Эти счета позволят выделить более 94 миллиардов долларов на развертывание широкополосной связи, из которых 80 миллиардов долларов будут зарезервированы для расширения высокоскоростной широкополосной связи на недостаточно обслуживаемые и необслуживаемые городские и сельские районы.Шестьдесят миллиардов долларов из этой суммы будут направлены на конкурсные торги для оптимизации распределения помощи, а оставшиеся 20 миллиардов долларов будут распределены между штатами для финансирования их процессов развертывания. Дополнительные 5 миллиардов долларов послужат капиталом для финансирования проектов широкополосной инфраструктуры под низкие проценты. Наконец, 9,3 миллиарда долларов будут направлены на финансирование доступности широкополосного доступа и акционерного капитала, 6 миллиардов долларов из которых будут распределены на программу Emergency Broadband Benefit в рамках FCC.
Заключение
Несмотря на недавний прогресс в расширении широкополосной связи в сельской местности, становится все более очевидным, что расширение доступа к услугам высокоскоростной широкополосной связи должно быть главным приоритетом для Соединенных Штатов с 14 лет.От 5 до 42 миллионов американцев по-прежнему не имеют доступа к надежному высокоскоростному Интернету. Растущие запросы на универсальную широкополосную связь подчеркивают важность этой технологии для сообществ, но различные финансовые и экономические барьеры продолжают препятствовать развертыванию широкополосных услуг в необслуживаемых и недостаточно обслуживаемых районах. Хотя финансирование развертывания широкополосной связи должно конкурировать с другими высокоприоритетными программами, касающимися отсутствия продовольственной безопасности, инфраструктуры, здравоохранения или образования, высокоскоростной доступ в Интернет имеет решающее значение для многих из этих приоритетов.Сельские электрические кооперативы, местные органы власти и федеральное правительство добились значительных успехов в финансировании развертывания новой широкополосной связи. Если это будет продолжаться, цифровой разрыв еще больше сократится, что обеспечит бесчисленные социально-экономические выгоды и преимущества справедливости для недостаточно обслуживаемых регионов и будет способствовать более широкому вовлечению населения в процесс перехода к более чистой экономике.
Авторы: Рэйчел Снид и Джексон Толберт
Редактор: Джон-Майкл Кросс
Графика: Сидней О’Шонесси
Для примечаний, пожалуйста, загрузите PDF-версию этого краткого обзора.
Краткое описание выпуска| Преодоление цифрового разрыва | Официальные документы
В 2019 году по меньшей мере 14,5 миллиона американцев не имели доступа к широкополосной связи (или высокоскоростному Интернету), при этом сельские общины и земли племен несли непропорционально большую долю бремени. Недоступность или недоступность широкополосной связи приводит к феномену «цифрового разрыва» — социально-экономическому разрыву, который возникает между сообществами, имеющими надежный доступ к высокоскоростному Интернету, и теми, у которых его нет.Отсутствие широкополосного доступа часто усугубляет ранее существовавшее бремя недостаточно обслуживаемых сообществ, влияя на услуги, которые все больше зависят от Интернета, включая образование и здравоохранение. Широкополосная связь также способствует использованию многих энергоэффективных технологий, которые сокращают выбросы углерода и экономят деньги клиентов. Другими словами, расширение широкополосной связи необходимо для успешного перехода к экономике чистой энергии. В этом информационном бюллетене будет исследовано текущее состояние доступа к Интернету в США, как более широкое распространение широкополосной связи может улучшить равенство и благосостояние сообществ, потенциал широкополосной связи для повышения энергоэффективности и то, что Соединенные Штаты достигли на данный момент в закрытии цифровой разрыв.
Что такое широкополосный доступ?
Широкополосный доступ — это инфраструктура, которая соединяет пользователей с Интернетом на высокой скорости и позволяет им обмениваться данными между устройствами. В 2015 году Федеральная комиссия по связи (FCC) установила минимальный стандарт широкополосной связи: скорость загрузки 25 мегабит в секунду (Мбит / с) и скорость загрузки 3 Мбит / с (стандарт 25/3 Мбит / с). Счетная палата правительства США (GAO), однако, входит в число организаций, которые считают, что этот стандарт слишком медленный для удовлетворения потребностей многих пользователей в Интернете.Услуги широкополосной связи могут предоставляться с использованием самых разных технологий, в том числе через кабель, DSL (цифровая абонентская линия), оптоволоконный, спутниковый и беспроводной (как фиксированный, так и сотовый).
Типы широкополосного доступа
Спутник: Спутниковый Интернет — единственный вариант высокоскоростного Интернета, доступный примерно для девяти миллионов американцев. В первую очередь это клиенты из отдаленных сельских районов, поскольку спутниковый интернет не зависит от наземной инфраструктуры, кроме антенны.Скорость спутникового интернета обычно составляет от 12 до 100 Мбит / с, но может варьироваться из-за задержек передачи сигнала или погодных условий. Хотя спутниковый Интернет является наиболее широко доступной формой широкополосного доступа, он становится все более дорогим вариантом, если требуются более высокие скорости.
DSL (цифровая абонентская линия): Интернет DSL — это более старая форма широкополосного доступа, в которой услуги могут передаваться по существующим телефонным линиям. Использование DSL существующей телефонной инфраструктуры делает его более доступным вариантом, и он более доступен в сельских районах, где отсутствует развитая широкополосная инфраструктура.Хотя DSL-доступ в Интернет зачастую дешевле, чем другие варианты широкополосного доступа, и он доступен почти для 89 процентов населения страны, только 42 процента американцев имеют доступ к DSL, который соответствует минимуму FCC для широкополосного доступа.
Фиксированная беспроводная связь: Фиксированная беспроводная сеть Интернет — это еще один жизнеспособный вариант широкополосного доступа для сельских районов, который работает аналогично спутниковому Интернету, хотя обычно использует небольшую антенну, а не спутниковую тарелку. Скорость фиксированной беспроводной связи колеблется от 5 до 50 Мбит / с, хотя провайдеры могут обеспечить фиксированную беспроводную связь со скоростью 200 Мбит / с или выше для многоквартирных жилых домов.
Беспроводная сотовая связь: Беспроводная сотовая связь соединяет пользователей с ближайшей вышкой сотовой связи, как правило, с помощью смартфона. В то время как доступность сотовой связи в более развитых сельских районах превышает 95 процентов в наиболее распространенных сетях, максимальная скорость загрузки составляет только 20 Мбит / с, а скорость загрузки достигает максимума 5 Мбит / с. Покрытие сотовой связи в удаленных районах составляет менее 84 процентов, даже в самой лучшей сети, обеспечивая скорость загрузки только 12,3 Мбит / с и скорость загрузки менее 4 Мбит / с.
Кабель: Кабельный Интернет — один из наиболее распространенных и доступных видов широкополосного доступа, к которому имеет доступ почти 90 процентов населения США. Кабельный Интернет предоставляется через те же коаксиальные кабели, что и кабельное телевидение, и часто входит в пакет услуг телефонной и телевизионной связи от многих провайдеров. Благодаря скорости загрузки до 940 Мбит / с и скорости загрузки не менее 50 Мбит / с, кабель является одним из самых быстрых способов широкополосного доступа.
Волоконно: Оптоволоконный Интернет — это самый быстрый и надежный вид широкополосного доступа.Услуга доставляется в дом через проложенный на земле оптоволоконный кабель, который передает данные в виде световых импульсов по тонким пластиковым или стеклянным нитям. Хотя скорость загрузки по оптоволоконному кабелю может достигать 2000 Мбит / с, большинство провайдеров предлагают максимальную скорость около 1000 Мбит / с. Наиболее существенным ограничением оптоволокна является его низкая доступность: только около 45 процентов домохозяйств в США имеют к нему доступ, в основном в городских и пригородных районах. Примерно 24 процента сельских домохозяйств имеют доступ к оптоволоконному Интернету.
Отсутствие универсального широкополосного доступа в сельских районах Америки
Согласно 14-му отчету о развитии широкополосной связи FCC , более 14 миллионов американцев, или около 4 процентов населения США, не имели доступа к минимальному стандарту широкополосной связи 25/3 Мбит / с в 2019 году. Вероятно, это число занижено. Согласно исследованию BroadbandNow, которое указывает на неточности в прошлых картографических данных FCC, до 42 миллионов американцев могут не иметь широкополосного доступа.Например, до 2020 года на картах FCC все дома в переписном участке считались обслуживаемыми надлежащим образом, если только один дом в этом районе имел доступ в Интернет.
Согласно отчету FCC, в сельских и племенных общинах самые низкие показатели широкополосного доступа. Например, в 2019 году 98,8% городских районов имели доступ к Интернету со скоростью 25/3 Мбит / с по сравнению с 82,7% в сельской местности и 79,1% племенных земель. Это несоответствие становится более заметным с увеличением скорости широкополосных услуг — 97.8 процентов городских районов имеют доступ к Интернету со скоростью 100/10 Мбит / с, по сравнению с 66,8 процентами сельских районов и 63,7 процентами земель племен.
В заявлении FCC, опубликованном в январе 2021 года, отмечалось, что цифровой разрыв быстро сокращается, поскольку процентный разрыв между скоростью доступа 25/3 Мбит / с в городских и сельских районах уменьшился на 14 пунктов в период с конца 2016 года по конец 2019 года. В заявлении отмечается, что это увеличение в первую очередь связано с усилиями операторов фиксированной и мобильной связи по расширению.Однако, несмотря на эти недавние достижения в области широкополосного доступа, различия между городом и деревней в широкополосном доступе по-прежнему значительны, особенно при более высоких скоростях интернета.
Факторы, приводящие к неравенству широкополосного доступа
Географическое разделение: Более 57 миллионов человек, около 17 процентов населения США, живут в сельской местности с низкой плотностью населения. В сельских районах возникают уникальные проблемы с развертыванием широкополосной связи. Из-за низкой плотности населения и часто пересеченной местности провайдеры могут столкнуться с низкой окупаемостью инвестиций при строительстве дорогостоящей широкополосной инфраструктуры, такой как кабель или оптоволокно, в сельской местности.Постоянные расходы на сеть и техническое обслуживание также вызывают беспокойство. В 2017 году FCC подсчитала, что строительство широкополосных сетей для 12 из оставшихся 14 процентов жилых и небольших коммерческих объектов, в которых отсутствует услуга 25/3 Мбит / с, обойдется в 40 миллиардов долларов, но для достижения этой цели потребуются дополнительные 40 миллиардов долларов. последние два процента. Кроме того, для последних двух процентов этих местоположений потребуется 2 миллиарда долларов в виде постоянного ежегодного финансирования затрат на техническое обслуживание после прокладки волокна или кабеля, поскольку доходов от абонентов в этих районах с низкой плотностью населения будет недостаточно для покрытия сетевых затрат.
Конкуренция : Ограниченная рыночная конкуренция между частными поставщиками интернет-услуг (ISP), которые составляют большую часть рынка широкополосного доступа, также препятствует расширению широкополосного доступа. В 2018 году на четыре частных компании — AT&T, Charter Communications, Comcast Corp и Spectrum — приходилось 66 процентов доли рынка широкополосного доступа в США с 73,9 миллионами абонентов между ними. На 12 крупнейших частных интернет-провайдеров пришлось 85,6% рынка интернет-подписчиков, или 95,8 млн абонентов. Счетная палата правительства сообщила в 2017 году, что конкуренция между частными интернет-провайдерами была ограничена в пригородных районах и районах с низкой плотностью населения.В отчете также отмечается, что факторы, ограничивающие конкуренцию, включают высокие барьеры для входа (из-за больших инвестиций, необходимых для прокладки проводов, кабелей и другой широкополосной инфраструктуры) в сочетании с более низкой окупаемостью инвестиций в менее населенных районах. Получение разрешений на доступ к существующей инфраструктуре, такой как опоры электроснабжения, затруднено, а слияния сокращают количество конкурентов, что приводит к ограниченному выбору поставщиков для клиентов.
Доступность : Даже если услуги широкополосного доступа доступны в каком-либо районе, высокие цены могут помешать клиентам подписаться на них.Согласно исследованию, проведенному центром Pew Research Center среди пользователей, не пользующихся широкополосным доступом, высокая ежемесячная стоимость подписки была наиболее часто упоминаемой причиной (50 процентов респондентов) отсутствия широкополосного доступа в доме, за которой следовала исключительная зависимость от смартфонов, возможность доступа в Интернет. вне дома и дороговизна покупки компьютера. Другие факторы, вызывающие диспропорции в области широкополосной связи, в частности ограниченная конкуренция между интернет-провайдерами, удерживают цены на высоком уровне.
Социально-экономический статус : Сельские сообщества часто сталкиваются с более высоким уровнем бедности и более низким уровнем образования, а цифровой разрыв непропорционально влияет на сообщества с более низким финансовым статусом, более низким уровнем образования и цветные сообщества.Широкополосной связью пользуется 72,8 процента домохозяйств с годовым доходом ниже 50 000 долларов США по сравнению с 93,5 процентами домохозяйств с годовым доходом более 50 000 долларов США. Еще одним фактором является возраст, поскольку люди младше 24 лет с меньшей вероятностью смогут позволить себе оплату услуг широкополосного доступа, а люди в возрасте 65 лет и старше с большей вероятностью не будут иметь навыков работы с компьютером. Кроме того, более низкий спрос на широкополосную связь в сообществах с низким доходом и цветных сообществах может привести к дискриминации на основе прибыли: услуги широкополосной связи не распространяются на эти сообщества, потому что они ожидают, что отдача будет низкой.По этой причине учет фактора рентабельности является необходимой частью успешного расширения широкополосной связи.
Последствия цифрового разрыва
Влияние на образование: Отсутствие широкополосного доступа отрицательно сказывается на системе образования. Пятьдесят процентов восьмиклассников в сельской местности и 58 процентов всех студентов в США сообщили, что они используют Интернет дома, чтобы делать домашнее задание почти каждый день. Однако в 2018 году 35 процентов подростков заявили, что им приходилось делать домашнее задание по мобильному телефону, 17 процентов не могли выполнять домашние задания, а 12 процентов были вынуждены использовать общедоступный Wi-Fi для школьных занятий из-за отсутствия широкополосного доступа дома. .Эти разногласия усугубила пандемия COVID-19, когда школы перешли на онлайн-обучение. Появились многочисленные сообщения о том, что студенты из сельских и недостаточно обслуживаемых городских сообществ получают доступ к своим онлайн-урокам и домашним заданиям с парковок с Wi-Fi.
Экономические последствия: Расширенный доступ к широкополосной связи способствует росту рабочих мест и населения, снижению уровня безработицы и более широкому развитию бизнеса. Сельское хозяйство также выигрывает от более широкого внедрения широкополосной связи: одно исследование показало, что более широкое распространение широкополосной связи может привести к трехпроцентному увеличению прибыли фермерских хозяйств.По оценкам Министерства сельского хозяйства США, универсальная широкополосная связь, развернутая в тандеме с технологиями цифрового сельского хозяйства, может принести экономике Соединенных Штатов дополнительные от 47 до 65 миллиардов долларов.
Расширенный доступ к широкополосной связи может также помочь решить непропорционально высокую энергетическую нагрузку на сельские районы. Доля годового дохода, расходуемая на энергию, или энергетическое бремя, составляет 4,4 процента для сельских районов по сравнению с 3,3 процента для городских районов. Это неравенство более выражено для сельских домохозяйств с низкими доходами, энергетическая нагрузка которых в три раза больше, чем бремя для сельских домохозяйств с более высокими доходами.Причины более высокого энергетического бремени в сельской местности включают старые дома, неэффективные с точки зрения энергопотребления системы отопления, хронические экономические трудности из-за низкого дохода, а также отсутствие финансовой помощи и программ повышения энергоэффективности в сельских районах. Интеллектуальные энергетические устройства могут помочь снизить затраты на электроэнергию, но в настоящее время о них не может быть и речи для домов без широкополосной связи.
Воздействие на общественное здравоохранение: Качество здравоохранения все больше зависит от Интернета. Электронные медицинские карты, обмен данными между поставщиками медицинских услуг и пациентами, а также онлайн-услуги здравоохранения, такие как телемедицина, становятся все более популярными.Телемедицина может быть эффективным временным инструментом для обслуживания сельских сообществ, испытывающих нехватку местных поставщиков медицинских услуг. По этой и другим причинам в недавней статье в American Journal of Public Health широкополосный доступ объявлен социальным детерминантом здоровья. Развертывание широкополосной связи в сельских районах, племенных землях и других обремененных сообществах служит улучшению социально-экономических условий, влияющих на общее состояние здоровья целых регионов.
Энергетические и прецизионные технологии, требующие широкополосного доступа
Смарт-устройства
Энергетические устройства для умного дома становятся все более распространенными и могут помочь своим пользователям экономить энергию и деньги.Они включают в себя новые модели термостатов, тепловых насосов, электрических водонагревателей и других приборов, которые подключаются к домашнему Интернету. Например, ожидается, что к 2022 году интеллектуальные термостаты будут составлять 70 процентов рынка термостатов. Потребители могут настраивать интеллектуальные устройства в соответствии со своими потребностями и принимать решения по оптимизации для снижения потребления энергии. Совет индустрии информационных технологий сообщает, что Соединенные Штаты могут сократить потребление энергии на 12–22%, если в полной мере воспользуются доступными в настоящее время средствами повышения эффективности при подключении к Интернету.
Многие из этих интеллектуальных устройств требуют высокоскоростного широкополосного доступа для оптимальной работы. Например, некоторые жилищные возобновляемые технологии, такие как солнечные инверторы, могут потребовать широкополосного доступа для мониторинга и управления потоком энергии в здание. Таким образом, экономия, обеспечиваемая более интеллектуальными энергетическими устройствами, недоступна для многих, у кого нет доступа к широкополосной связи в сельских районах и племенных землях, включая государственные учреждения, такие как больницы и школы.
Точное земледелие
Broadband также позволяет использовать точное земледелие или использовать датчики и сбор данных на фермах для повышения эффективности использования ресурсов, урожайности и прибыльности.Например, системы орошения на основе датчиков оптимизируют объем используемой воды и время, затрачиваемое на полив сельскохозяйственных культур, экономя воду и затраты. Мониторы урожайности, еще одна точная технология, требующая использования Интернета, предоставляют фермерам данные об урожайности зерна, уровне влажности и свойствах почвы и могут сэкономить им 25 долларов на акр на производственных расходах. Внедрение широкополосной связи в сельскохозяйственных пространствах позволяет фермерам использовать технологии точного земледелия, которые приносят пользу их деятельности и экономике в целом.
Интеллектуальные сети
Интеллектуальные энергетические технологии, развернутые по всей сети, как перед счетчиком, так и за ним, могут создавать преимущества, выходящие за рамки местоположения их установок.Интеллектуальные энергетические устройства используют широкополосную связь для отправки информации обратно сетевым и сетевым операторам (с разрешения потребителя), что улучшает управление нагрузкой коммунальных предприятий, прогнозирование и экономию энергии.
Электроэнергетические компании могут запускать программы управления спросом (DSM), которые предоставляют потребителям финансовые стимулы для поощрения энергоэффективности. Программы DSM побуждают клиентов изменять свои модели использования, чтобы снизить свои затраты и дать коммунальным предприятиям возможность активно управлять энергетическими нагрузками и перемещать электроэнергию туда, где она больше всего необходима в сети.Программы спроса и реагирования (DR) — это тип DSM, нацеленный на снижение потребительского спроса в часы пик или в аварийных ситуациях с энергопотреблением. За счет снижения пикового спроса на электроэнергию коммунальные предприятия могут меньше полагаться на дорогостоящую электроэнергию от пиковых электростанций и ограничивать потребность в инвестициях в новые электростанции. Программы повышения энергоэффективности в 2019 году позволили сэкономить 32,8 миллиона мегаватт-часов.
Электромобили, которые могут использоваться для хранения энергии, также требуют доступа в Интернет. Двусторонняя связь между электромобилями и сетью, поддерживаемая широкополосной связью, позволит сети сбалансировать энергетические нагрузки и время зарядки и оптимизировать развертывание общественных зарядных станций для электромобилей.Коммунальные предприятия также могут внедрить ценообразование по времени использования и другие программы DSM, чтобы избежать скачков спроса вечером, когда большинство электромобилей возвращаются домой и подключаются для зарядки.
Широкополосная сеть интеллектуальных устройств с поддержкой энергосистемы расширяет возможности коммунальных служб и повышает их осведомленность о сети, предоставляя коммунальным предприятиям расширенные возможности прогнозирования и оптимизации пиковых значений. Датчики, которые измеряют стабильность сети и реагируют с помощью сети интеллектуальных устройств, могут привести к созданию более устойчивой системы распределения, которая сокращает простои и лучше подготовлена к штормам и стихийным бедствиям.Комбинированная экономия затрат может быть даже более значительной, чем индивидуальная экономия, когда интеллектуальные устройства обмениваются информацией в сети.
Broadband улучшает связь между заказчиком и коммунальным предприятием в более умной сети, что приносит пользу обеим сторонам. Когда это происходит эффективно, такое общение повышает доверие между потребителями и их коммунальными предприятиями, повышая готовность клиентов участвовать в коммунальных программах и помогая коммунальным предприятиям предоставлять более качественные услуги.
Инициативы и задачи по развертыванию широкополосной связи в сельских и племенных районах
Широкая доступность широкополосной связи обеспечит множество преимуществ, включая возможность развертывания интеллектуальных сетей по всей стране со всеми их преимуществами эффективности и устойчивости.Но высокая стоимость развертывания и низкая плотность населения лишили частных интернет-провайдеров стимулов к расширению широкополосного доступа во многие сельские и племенные общины. Отраслевые эксперты также называют высокую стоимость развертывания широкополосной связи, которая может стоить 27 000 долларов за милю оптоволоконного кабеля, как одно из самых серьезных препятствий для развертывания. Также могут возникнуть опасения по поводу цепочки поставок, поскольку сроки закупки волоконной технологии у иностранных производителей достигают одного года. А инициативы в области широкополосной связи могут иметь проблемы с своевременным получением федеральных средств, даже если они утверждены на грант или ссуду.
В результате многие муниципалитеты, правительства племен и местные электрические кооперативы (кооперативы) осуществили независимые инвестиции в широкополосную связь. Они также могут развертывать широкополосную связь через государственно-частные партнерства, если это разрешено местным законодательством.
Инициативы и проблемы племенных широкополосных сетей
Барьеры для новых, не частных провайдеров интернет-услуг могут быть значительными, особенно для племенных наций. С 2010 по 2017 год только 0,6 процента финансирования FCC и 11 процентов финансирования услуг широкополосного доступа Министерством сельского хозяйства США (RUS) были выделены непосредственно племенам или поставщикам, принадлежащим племенам.Многие из препятствий к финансированию, с которыми сталкиваются племена, носят нормативный характер. Например, по состоянию на 2018 год только 11 из 573 племен имели интернет-провайдеров, обозначенных в качестве подходящего оператора связи (ETC) в рамках фонда Connect America Fund (CAF) FCC, наиболее значительного источника федерального финансирования высокоскоростного доступа в Интернет. Когда FCC исследовала возможность осуществления выплат CAF племенам без обозначения ETC, она пришла к выводу, что разрешающий закон запрещает это делать. Племена также сталкиваются с препятствиями при подаче заявок на гранты RUS, такими как трудности с подготовкой предлагаемого дизайна сети, демонстрацией финансовой устойчивости проекта широкополосной связи и получением соответствующих средств для грантов.
GAO определило семь племен, которые использовали партнерские отношения с частными и принадлежащими племенам интернет-провайдерами, кооперативом электроснабжения, поставщиком услуг общественного доступа и региональным консорциумом для улучшения широкополосных услуг в своих сообществах. Тем не менее, эти партнерства полагались на средства, происходящие из Закона о восстановлении и реинвестициях в Америке от 2009 г. (P.L. 111-5), которые больше не доступны.
Муниципальные инициативы и проблемы широкополосной связи
Муниципальные общегородские оптоволоконные сети, известные как услуги «волокно до дома» (FTTH), предоставляют множество преимуществ, включая расширенный доступ к рабочим местам и экономическому развитию, повышение эффективности коммунальных услуг и экономию городских затрат на энергию.Например, в Чаттануге муниципальная широкополосная сеть Теннесси создала около 5200 новых рабочих мест, принесла 1,3 миллиарда долларов экономической выгоды в период с 2011 по 2015 год и продолжает экономить городу примерно 500 000 долларов в год в виде потенциальных сборов за услуги интернет-провайдеров. Институт самообеспечения выявил более 50 муниципальных служб FTTH в 28 штатах. Затраты на создание программ варьировались от 750 000 до 500 миллионов долларов, в зависимости от численности населения (от 150 до 453 000).Программы финансировались за счет доходных облигаций, грантов, займов и других методов.
Муниципалитеты также могут столкнуться с рядом препятствий на пути развертывания, в том числе с препятствиями со стороны правительства штата. Например, в 18 штатах действует законодательство, препятствующее созданию общедоступной широкополосной связи, в то время как еще в пяти штатах действует законодательство, ограничивающее общественную широкополосную связь в меньшей степени. Эти законы различаются по своим ограничениям: от ограничения государственных средств для государственно-частных партнерств по широкополосной связи до запрета муниципальных услуг, если частный интернет-провайдер предлагает услугу в юрисдикции муниципалитета, независимо от качества или цены услуги.Другие законы запрещают муниципалитетам продавать широкополосную связь напрямую потребителю через розничную модель и вместо этого требуют оптовой модели, когда город должен продавать третьей стороне, которая затем продает потребителю.
Широкополосная связь через сельские электрические кооперативы
Электрические кооперативы (кооперативы) — это некоммерческие поставщики коммунальных услуг, часто расположенные в сельской местности. Более 900 кооперативов обеспечивают 12 процентов электроэнергии в США и охватывают зоны обслуживания, которые охватывают более 50 процентов территории страны.Более 200 электрических кооперативов развертывают интернет-услуги с помощью различных широкополосных технологий, 90 из которых используют широкополосное оптоволокно.
Национальная ассоциация сельских электрических кооперативов (NRECA) провела обследование 20 электрических кооперативов в 16 штатах, которые развернули широкополосную инфраструктуру в своих общинах. Хотя используемые методы и технологии различались в зависимости от местоположения, кооперативы инвестировали 700 миллионов долларов в широкополосную инфраструктуру, проложив в общей сложности 26 900 миль кабеля для предоставления интернет-услуг.В результате 100 000 абонентов получили услуги широкополосного доступа с коэффициентом использования 42%. Зоны обслуживания имели низкую плотность, средневзвешенное значение составляло 7,5 человек на милю линии электропередачи. Кооперативы также получили в общей сложности 150 миллионов долларов в виде грантов на федеральном уровне, уровне штата и на местном уровне для покрытия высоких затрат на развертывание. Такое финансирование может позволить электроэнергетическим кооперативам предоставлять доступный Интернет своим необслуживаемым сообществам.
Существующие федеральные программы поддержки широкополосной связи
Федеральное правительство реализует свои существующие инициативы по расширению широкополосной связи в основном в Федеральной комиссии по связи (FCC), Службе сельских коммунальных услуг (RUS) в США.S. Министерство сельского хозяйства (USDA) и Национальное управление электросвязи и информации Министерства торговли США (NTIA). На FCC приходится наибольшая доля федеральной поддержки. Федеральные инвестиции в развертывание широкополосной связи в необслуживаемых и недостаточно обслуживаемых районах составили около 47,3 миллиарда долларов с 2009 по 2017 год.
Июнь 2021 года ознаменовался объявлением межведомственного соглашения между FCC, USDA и NTIA по обмену информацией и координации финансирования развития широкополосной связи.
Федеральная комиссия по связи (FCC)
Наибольшая доля финансирования поддержки широкополосного доступа в период с 2009 по 2017 год поступила от Федеральной комиссии по связи.Фонд универсального обслуживания FCC обеспечивает поддержку через механизмы, нацеленные на четыре типа сообществ: потребителей с низким доходом, поставщиков медицинских услуг, школы и библиотеки (при поддержке программы E-Rate) и районы развертывания с высокими затратами, которые часто находятся в сельской местности. В период с 2009 по 2017 год 41,7 миллиарда долларов было выделено в районы с высокими затратами в рамках таких программ, как Connect America Fund, который субсидирует интернет-провайдеров, создающих инфраструктуру в необслуживаемых районах, и Mobility Fund, который поддерживает услуги мобильного широкополосного доступа в сельских районах.Программы FCC, нацеленные на районы с высокими затратами, теперь включают Фонд сельских возможностей цифровых технологий, созданный в январе 2020 года для дальнейшей поддержки развертывания широкополосной связи в сельских районах, где скорость обслуживания составляет менее 25/3 Мбит / с. Сельский фонд цифровых возможностей стремится к развертыванию высокоскоростной широкополосной связи более чем 5,2 миллионам жителей и предприятий в течение десятилетнего периода, в то время как Фонд Connect America расширил широкополосный доступ более чем на 5,5 миллионов населенных пунктов по состоянию на конец 2020 года.
Национальное управление электросвязи и информации (NTIA)
Закон о восстановлении и реинвестициях в Америке от 2009 года был первым значительным законодательным актом об инвестициях в широкополосную связь в Соединенных Штатах.Он выделил 7,2 миллиарда долларов на развертывание широкополосной связи программам Национального управления электросвязи и информации (NTIA) и Службы сельских коммунальных предприятий; он составлял всю долю NTIA в федеральных инвестициях в широкополосную связь с 2009 по 2017 год. Кроме того, в соответствии с Законом NTIA было выделено 3,3 миллиарда долларов на предоставление грантов в рамках Программы возможностей широкополосной технологии (BTOP). BTOP предоставила гранты 116 частным, некоммерческим, государственным и муниципальным проектам инфраструктуры широкополосной связи как для жителей, так и для государственных учреждений, таких как библиотеки и университеты.По состоянию на ноябрь 2020 года все проекты, кроме двух, были завершены.
В 2016 году NTIA сообщило, что благодаря BTOP было построено 117072 мили новой и модернизированной широкополосной инфраструктуры. Сообщается, что он также подключил 14 149 домов и предприятий и около 26 000 государственных учреждений, таких как школы, библиотеки и медицинские центры, к высокоскоростному Интернету.
Служба сельского хозяйства (RUS)
Служба сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США финансирует различные гранты и кредитные программы для сельской инфраструктуры.Около 2,2 миллиарда долларов из Закона о восстановлении и реинвестировании Америки от 2009 года. профинансировали гранты на Программу широкополосных инициатив, которая в основном финансировала проекты инфраструктуры широкополосной связи в сельских районах и больше не действует. Сообщается, что в рамках программы широкополосных инициатив улучшена или добавлена широкополосная инфраструктура для 334 830 абонентов через 66 521 миля оптоволоконного кабеля и 5468 точек беспроводного доступа.
НаRUS также действует Программа грантов Community Connect, которая предоставляет гранты на развертывание широкополосного доступа в сельской местности, где услуги отсутствуют.Программы займов RUS для широкополосной связи включают Программу займов для сельского широкополосного доступа, Программу займов для телекоммуникационной инфраструктуры и займы, включенные в Программу широкополосных инициатив. В целом RUS предоставила частным провайдерам около 4 миллиардов долларов в виде займов для развертывания широкополосной связи в сельской местности, которые были возвращены правительству с процентами.
В 2018 году RUS запустила пилотную программу электронного подключения в сельской местности «ReConnect». Программа была создана на основании Закона о консолидированных ассигнованиях от 2018 г. (P.L. 115-141) и изначально имел бюджетные полномочия в размере 6 миллиардов долларов для предоставления ссуд и грантов электроэнергетическим кооперативам, частным корпорациям, а также государственным, племенным и местным органам власти для развертывания широкополосной связи в сельской местности. Дополнительные 550 миллионов долларов были предоставлены Конгрессом в 2019 году (P.L. 116-6), а затем еще 555 миллионов долларов в 2020 году (P.L. 116-93). Позже в 2020 году еще 100 миллионов долларов в виде гранта было добавлено в соответствии с Законом о помощи, чрезвычайной помощи и экономической безопасности в связи с коронавирусом (P.L. 116-136).В 2019 финансовом году Reconnect выделил 661 миллион долларов на 76 проектов в 33 штатах. В 2020 финансовом году Reconnect предоставила 673 миллиона долларов 87 проектам в 35 штатах.
Последние законодательные акты, поддерживающие развертывание широкополосной связи
Несмотря на федеральное финансирование и инициативы по развертыванию широкополосной связи в сельской местности со стороны частных компаний, муниципалитетов и кооперативов, миллионы американцев по-прежнему не имеют доступа к высокоскоростной широкополосной связи. В 2017 году FCC подсчитала, что развертывание широкополосной связи по всей стране будет стоить дополнительно 80 миллиардов долларов, хотя фактическая стоимость может быть выше, учитывая ранее упомянутую неточность карт внедрения широкополосной связи FCC.По некоторым оценкам, стоимость размещения достигает 150 миллиардов долларов, в зависимости от типа используемой широкополосной технологии.
Развертывание широкополосной связи было в центре внимания недавнего федерального законодательства. Например, Закон о помощи, чрезвычайной помощи и экономической безопасности (CARES) от 2020 г.
Закон о консолидированных ассигнованиях от 2021 года (P.L. 116-260), основанный на Законе CARES , включены 7 миллиардов долларов специально на улучшение инфраструктуры широкополосной связи. В законопроекте было использовано 3,2 миллиарда долларов для создания программы Emergency Broadband Benefit в рамках FCC, временной программы, которая предусматривает субсидию в размере 50 долларов на ежемесячные счета за Интернет для соответствующих требованиям жителей сельских районов и субсидии в размере 75 долларов для жителей племенных земель. Дополнительный 1 миллиард долларов предоставил грант для программы Tribal Broadband Connectivity Program в NTIA, предназначенный для финансирования широкополосного доступа, развертывания и программ в племенных землях.
Закон о точности развертывания широкополосного доступа и технологической доступности (DATA) от 2020 г. (P.L. 116-130) требует от FCC повысить точность своих карт доступности широкополосного доступа.
В соответствии с Законом о американском плане спасения от 2021 года (P.L. 117-2) выделено 7,1 миллиарда долларов на создание нового временного фонда экстренного подключения в рамках FCC для поддержки соответствующих учебных заведений, стремящихся улучшить свою широкополосную инфраструктуру. Он также предоставил штатам дополнительные средства для финансирования развертывания широкополосной связи.Широкополосная связь также является важным направлением в плане инфраструктуры администрации Байдена-Харриса на сумму 2 триллиона долларов, который, в частности, выделяет 100 миллиардов долларов на развертывание высокоскоростного Интернета для каждого американца. План увеличивает доступность широкополосной связи, уделяет приоритетное внимание сетям, «принадлежащим, управляемым или связанным с местными органами власти, некоммерческими организациями и кооперативами», включает племенные нации в структуру программы для развертывания широкополосной связи и создает «равные условия игры» для муниципальных собственные и сельские электрические кооперативы, конкурирующие с частными поставщиками.
Недавно предложенный закон также сделал упор на финансирование расширения широкополосной связи, в том числе Закон о ведущей инфраструктуре для завтрашней Америки или Закон LIFT America (HR 1848), представленный 32 демократами в Комитете палаты представителей по энергетике и торговле, и закон Доступный и доступный Интернет для всех Закон (HR1783), внесенный сенатором Клобучаром (Миннесота) и представителем Клайбурном (DS.C.). Эти счета позволят выделить более 94 миллиардов долларов на развертывание широкополосной связи, из которых 80 миллиардов долларов будут зарезервированы для расширения высокоскоростной широкополосной связи на недостаточно обслуживаемые и необслуживаемые городские и сельские районы.Шестьдесят миллиардов долларов из этой суммы будут направлены на конкурсные торги для оптимизации распределения помощи, а оставшиеся 20 миллиардов долларов будут распределены между штатами для финансирования их процессов развертывания. Дополнительные 5 миллиардов долларов послужат капиталом для финансирования проектов широкополосной инфраструктуры под низкие проценты. Наконец, 9,3 миллиарда долларов будут направлены на финансирование доступности широкополосного доступа и акционерного капитала, 6 миллиардов долларов из которых будут распределены на программу Emergency Broadband Benefit в рамках FCC.
Заключение
Несмотря на недавний прогресс в расширении широкополосной связи в сельской местности, становится все более очевидным, что расширение доступа к услугам высокоскоростной широкополосной связи должно быть главным приоритетом для Соединенных Штатов с 14 лет.От 5 до 42 миллионов американцев по-прежнему не имеют доступа к надежному высокоскоростному Интернету. Растущие запросы на универсальную широкополосную связь подчеркивают важность этой технологии для сообществ, но различные финансовые и экономические барьеры продолжают препятствовать развертыванию широкополосных услуг в необслуживаемых и недостаточно обслуживаемых районах. Хотя финансирование развертывания широкополосной связи должно конкурировать с другими высокоприоритетными программами, касающимися отсутствия продовольственной безопасности, инфраструктуры, здравоохранения или образования, высокоскоростной доступ в Интернет имеет решающее значение для многих из этих приоритетов.Сельские электрические кооперативы, местные органы власти и федеральное правительство добились значительных успехов в финансировании развертывания новой широкополосной связи. Если это будет продолжаться, цифровой разрыв еще больше сократится, что обеспечит бесчисленные социально-экономические выгоды и преимущества справедливости для недостаточно обслуживаемых регионов и будет способствовать более широкому вовлечению населения в процесс перехода к более чистой экономике.
Авторы: Рэйчел Снид и Джексон Толберт
Редактор: Джон-Майкл Кросс
Графика: Сидней О’Шонесси
Для примечаний, пожалуйста, загрузите PDF-версию этого краткого обзора.
Октановое число| Институт нефтяного оборудования
Октановое число является мерой устойчивости бензина и других видов топлива к детонации (детонации двигателя) в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Высокопроизводительные двигатели обычно имеют более высокую степень сжатия и, следовательно, более склонны к детонации, поэтому для них требуется топливо с более высоким октановым числом. Двигатель с более низкими характеристиками, как правило, не будет работать лучше с высокооктановым топливом, поскольку степень сжатия фиксируется конструкцией двигателя.
Октановое число топлива измеряется на испытательном двигателе и определяется путем сравнения со смесью изооктана и нормального гептана, которая будет иметь такую же антидетонационную способность, что и тестируемое топливо: процентное содержание по объему, Изооктана в этой смеси является октановым числом топлива. Например, бензин с такими же детонационными характеристиками, что и смесь 90% изооктана и 10% гептана, будет иметь октановое число 90. Поскольку некоторые виды топлива более устойчивы к детонации, чем изооктан, определение было расширено, чтобы позволить для октановых чисел выше 100.
Октановое число топлива для двигателей с искровым зажиганием — это сопротивление детонации (антидетонационная способность) по сравнению со смесью изооктана (2,2,4-триметилпентан, изомер октана) и н-гептана. По определению изооктану присваивается октановое число 100, а гептану — нулевое октановое число. Например, бензин с октановым числом 87 обладает такой же антидетонационной способностью, что и смесь 87% (по объему) изооктана и 13% (по объему) н-гептана. Однако это не означает, что бензин действительно содержит эти углеводороды в этих пропорциях.Это просто означает, что она имеет такое же сопротивление детонации, как и описанная смесь.
Октановое число не связано с содержанием энергии в топливе. Это лишь мера того, что топливо склонно гореть, а не взрываться.
Методы измерения
Наиболее распространенным типом октанового числа во всем мире является октановое число по исследовательскому методу. RON определяется путем запуска топлива в испытательном двигателе с переменной степенью сжатия в контролируемых условиях и сравнения результатов с результатами для смесей изооктана и н-гептана.
Существует еще один тип октанового числа, называемый моторным октановым числом или обедненным авиационным октановым числом, который является лучшим показателем того, как топливо ведет себя под нагрузкой. При испытании MON используется двигатель, аналогичный тому, который использовался при испытании RON, но с предварительно нагретой топливной смесью, более высокой частотой вращения двигателя и изменяемой синхронизацией зажигания, чтобы дополнительно усилить сопротивление детонации топлива. В зависимости от состава топлива MON современного бензина будет примерно на 8-10 пунктов ниже, чем RON.Обычно характеристики топлива требуют как минимум RON, так и минимум MON.
В большинстве стран (включая всю Европу и Австралию) «заголовок» октанового числа, указанный на насосе, — это RON, но в США, Канаде и некоторых других странах заголовок представляет собой среднее значение RON и RON. MON, иногда называемый антидетонационным индексом (AKI), октановым числом дороги (RdON), октановым числом насоса (PON) или (R + M) / 2. Из-за разницы в 8-10 пунктов, указанной выше, октановое число, указанное в Соединенных Штатах, на 4-5 пунктов ниже, чем у того же топлива в других странах: топливо с октановым числом 87, «обычный» бензин в США и Канаде, составляет 91-92 дюйма. Европа.Однако большинство европейских насосов поставляют 95 (RON) как «обычные», что эквивалентно 90-91 US (R + M) / 2, а некоторые даже обеспечивают 98 (RON) или 100 (RON).
У топлива может быть RON более 100, потому что изооктан не является наиболее устойчивым к детонации веществом. Гоночное топливо, AvGas, LPG и спиртосодержащие топлива, такие как метанол или этанол, могут иметь октановое число 110 или значительно выше — RON этанола составляет 129 (MON 102, AKI 116). Типичные добавки для повышения октанового числа бензина включают тетраэтилсвинец, МТБЭ и толуол.Тетраэтилсвинец (присадка, используемая в этилированном бензине) легко разлагается на составляющие его радикалы, которые вступают в реакцию с радикалами топлива и кислородом, которые запускают горение, тем самым задерживая воспламенение и приводя к увеличению октанового числа. Однако тетраэтилсвинец и его побочные продукты являются положительными, и использование тетраэтилсвинца создает опасность для окружающей среды. Начиная с 1970-х годов его использование в Соединенных Штатах и большинстве промышленно развитых стран было ограничено. Его использование в настоящее время ограничивается добавкой к авиационному бензину.
Октановое число(RON, MON) | Глоссарий
Октановое число (ON) является мерой детонационной стойкости бензина. Он определяет числовое значение от 0 до 100 и описывает поведение топлива в двигателе во время сгорания. При определении октанового числа в первую очередь различают октановое число по исследовательскому методу (RON) и моторное октановое число (MON). Иногда также делается ссылка на переднее октановое число (FON), также называемое RON 100, и наблюдаемое дорожное октановое число (RdON).
Октановое число по исследовательскому методу (RON)
Октановое число по исследовательскому методу (RON) описывает поведение топлива в двигателе при более низких температурах и скоростях и представляет собой попытку имитировать поведение при ускорении. Это октановое число указано на насосах в Германии. Согласно DIN EN 228, RON бензина Super должно быть не менее 95,0 и не менее 98,0 для бензина Super Plus. RON обычно выше указанного необходимого минимума.
Моторное октановое число (MON)
Моторное октановое число (MON) описывает поведение топлива в двигателе при высоких температурах и скоростях — полный диапазон, сравнимый с быстрым движением по шоссе.Это октановое число обычно не известно широкой публике, так как оно не указывается на станциях технического обслуживания. Согласно DIN EN 228, MON для бензина Super должен быть не менее 85,0 и не менее 88,0 для бензина Super Plus. Из-за характера продукта MON обычно находится на пределе спецификации.
Устойчивость к детонации
Устойчивость к детонации — это способность топлива не самовоспламеняться и не гореть неконтролируемым образом во время сжатия топлива. Это означает, что топливовоздушная смесь в двигателе воспламеняется не только от искры зажигания, но и от сжатия.Октановое число описывает это явление при определенных условиях.
Высокое октановое число может помочь повысить эффективность и, следовательно, производительность двигателя. Однако октановое число не является показателем содержания энергии или лучшего сгорания. Более высокая производительность может быть достигнута только путем корректировки параметров двигателя в зависимости от топлива, а не просто за счет заправки бензином с более высоким октановым числом. Дизельное топливо в баке из-за неправильной заправки снижает октановое число и постоянное перемешивание газа — поэтому всего несколько капель дизельного топлива в бензине могут вызвать проблемы в режиме движения.
Определение октанового числа
Октановое число (RON, MON) может быть определено с использованием одного или нескольких видов топлива для сравнения, смешанных в испытательной лаборатории. Контрольный индикатор испытательного двигателя используется для того, чтобы показать, имеют ли сравниваемое топливо и образец одинаковую стойкость к детонации.