Transport lądowy

Samochody osobowe, z ich 1 % efektywnością energetyczną, w kontekście Oil Peak i zmian klimatu to kompletne nieporozumienie. Nawet abstrahując od tych problemów, z punktu widzenia społeczeństwa funkcjonowanie społeczeństwa w oparciu o samochody osobowe jest niezbyt sensownym modelem transportowym - dużo lepszym rozwiązaniem jest komunikacja zbiorowa. Jest wydajna ekonomicznie i ekologiczna - na transport pasażera autobusem wystarcza 8-krotnie mniej paliwa niż w przypadku jazdy samochodem, co przekłada się bezpośrednio na emisję dwutlenku węgla i innych szkodliwych substancji. Dla metra lub tramwaju te współczynniki są jeszcze lepsze. Transport publiczny wymaga kilkukrotnie mniej miejsca niż samochody, co jest szczególnie istotne w zwartej zabudowie istniejących miast. Komunikacja masowa jest znacznie bezpieczniejsza dla zdrowia, wielokrotnie mniej wypadkowa, pozwala też na ograniczenie hałasu.

Gdyby ludzie masowo przesiedli się z samochodów do tramwajów, autobusów i na rowery, okazałoby się nagle, że korki znikły, a dojazd w godzinach szczytu zajmuje znacznie mniej czasu. Czasu, który można spędzić na czytaniu książki, a nie trąbieniu na tego barana przed nami i wąchaniu spalin z jego auta. Podobnie, przy dalszej podróży, zamiast samochodu można wybrać pociąg. A w przypadku nagłej potrzeby szybkiego dojechania w wybrane miejsce, z bagażami lub chorym dzieckiem, można po prostu wziąć taksówkę.

Coraz więcej ludzi zdaje sobie z tego sprawę, jednak dopóki osobista wygoda i prestiż wskazują na wybór samochodu jako środka komunikacji, większość go wybierze. Będą pojedyncze szlachetne jednostki, które uczynią tak z poczucia odpowiedzialności, ale nie rozwiąże to problemu. Nawet Komisja Europejska proponuje, aby reklamy samochodów były oznaczane podobnie jak reklamy papierosów: ostrzeżeniem o rozmiarze ¼ formatu reklamy z informacja, że dwutlenek węgla jest gazem cieplarnianym będącym zagrożeniem dla stabilności klimatu, a jazda samochodem powoduje jego znaczącą emisję.

Rozwiązania systemowe

Aby ludzie zrezygnowali z samochodów i wybrali rower, tramwaj lub pociąg, muszą widzieć wymierne korzyści. Można to osiągnąć poprzez preferencje dla innych form transportu. Obecnie już blisko 400 miast (od Skandynawii i Holandii po Paryż) zmieniło lub zmienia organizację ruchu miejskiego. Kluczowe rozwiązania promujące transport publiczny i ruch rowerowy to:

  • wysokie opodatkowanie paliwa i aut prywatnych, szczególnie o wysokim zużyciu paliwa. To najskuteczniejszy sposób na ograniczenie ruchu drogowego i zachęcenie do posiadania efektywnych samochodów, a nie terenówek. Cena paliwa wpływa też na optymalizowanie kosztów transportu przez przedsiębiorstwa.
  • wyłączenie ruchu samochodów osobowych z centrów miast lub wprowadzenie wysokich opłat dla ruchu samochodów prywatnych. I to nie tylko w obszarze ścisłego centrum, lecz w promieniu 2-5 kilometrów od niego. Oczywiście z równoczesnym utworzeniem parkingów na obrzeżach zamkniętych obszarów i udostępnieniem rzeczywiście skutecznej komunikacji zbiorowej z tych parkingów.
  • wydzielone pasy wyłącznie dla autobusów na drogach o więcej niż jednym pasie ruchu, z rzeczywistym egzekwowaniem przepisów. Pozwoli to na wyłączenie autobusów z korków. Oczywiście, oznacza to restrykcje dla samochodów osobowych, ale wzrost przepustowości dróg i wynikające z tego korzyści dla większości dojeżdżających są ewidentne. Jest to też dodatkowy czynnik motywujący do zmiany środka transportu z samochodu na komunikację zbiorową.
  • darmowa komunikacja miejska. Przykładowo obecnie w Warszawie ceny biletów pokrywają zaledwie 40% kosztów transportu publicznego, reszta jest dotowana. Dlaczego więc nie pójść by o krok dalej i nie wprowadzić komunikacji darmowej? Pozwoli to zmienić świadomość społeczną, a dodatkowe koszty zwrócą się poprzez zmniejszenie konieczności rozbudowy sieci drogowej i redukcję ruchu samochodowego w mieście (eliminacja korków, skrócenie czasu dojazdu, rzadsze remonty dróg, mniej wypadków etc.).
  • ścieżki dla rowerów. W wielu miastach z rozbudowaną i utrzymywaną infrastrukturą rowerową ponad połowa osób dojeżdża do pracy rowerem.
  • ulgi na pojazdy ekologiczne. Posiadacze hybryd lub wprowadzanych właśnie na rynek pojazdów na prąd mogą być premiowani nie tylko przez niższe rachunki za benzynę, ale także przez niższe podatki (obejmujące dotychczas eksternalizowane koszty ruchu samochodowego), czy zwolnienie z niektórych opłat, na przykład parkingowych.
  • rozbudowa sieci tramwajowych i linii metra. To najszybsze i najbardziej ekologiczne środki transportu miejskiego.
  • rozbudowa zelektryfikowanych kolei miejskich, zintegrowanych z transportem miejskim. Nawet osoby mieszkające na przedmieściach będą mogły podjechać autem krótki odcinek na przystanek autobusowy, podjechać nim do linii kolejki podmiejskiej i wysiąść w centrum.
  • rozbudowa zelektryfikowanych kolei międzymiastowych i międzynarodowych. Transport kolejowy szybszy, wygodniejszy i tańszy od aut oraz samolotów to mniejszy ruch samochodowy i oszczędności dla kraju, zarówno ze względu na zmniejszenie importu paliw, jak i zredukowanie konieczności rozbudowy dróg i ich remontów, a także zmniejszenie liczby wypadków.
  • infrastruktura umożliwiająca usunięcie ciężkiego ruchu drogowego z miast i znaczne ograniczenie go na terenie kraju. Na obrzeżach miast buduje się centra logistyczne, gdzie następuje przeładunek towarów do lekkich furgonetek. Centra logistyczne buduje się także na dworcach kolejowych i nad rzekami, ułatwiając wykorzystanie efektywnego transportu kolejowego i wodnego.

To wszystko działania bardzo łagodne. Można też rozpatrywać działania bardziej zdecydowane, od takich, jak limity zużycia paliwa na osobę, po zakaz ruchu pojazdów. Jednak bez drastycznej, nagłej konieczności, większość ludzi nie zaakceptuje takich rozwiązań - większość po prostu nie widzi związku między swoim sposobem życia, a zmianami klimatu lub uważa, że "jeden samochód więcej" nie zrobi różnicy.
Takie radykalne działania stosuje się zazwyczaj jedynie w czasie wojny czy drastycznego kryzysu, jak np. w czasie embarga naftowego 1973 roku. Stosuje się je też czasem w trakcie alarmów smogowych, ze sposobu tego skorzystali też Chińczycy podczas olimpiady w Pekinie, w celu eliminacji smogu - powietrze wreszcie stało się czyste (dobre efekty tej akcji spowodowały, że po olimpiadzie zresztą również wprowadzili restrykcje w ruchu samochodów prywatnych).

Przedsiębiorstwa także mogą wiele zrobić, żeby ograniczyć zarówno zużycie paliwa, jak i swoje koszty .

  • wykorzystywanie środków transportu o wyższej efektywności, takich jak kolej lub transport wodny, zamiast transportu ciężarówkami,
  • optymalizacja tras środków transportu, zarówno ze względu na przewóz materiałów i unikanie "pustych przebiegów", jak i porę transportu, tak, aby jazda była płynna i bez stania w korkach,
  • grupowanie i optymalizacja punktów docelowych podróży, w celu zmniejszenia przejeżdżanych odległości,
  • organizacja regionalnych systemów transportowych, tak, aby na przewóz towarów potrzebna była mniejsza ilość przejazdów (np. wykorzystanie przewoźników konsolidujących przewóz ładunków z wielu firm jednocześnie),
  • redukcja transportu przez redukcję objętości produktów i zbędnych opakowań, opieranie się na lokalnej produkcji i montażu, pozwalającym na ograniczenie potrzeb przewozowych na rynki zbytu.
  • wykorzystanie mniejszych pojazdów i rowerów, szczególnie w lekkiej dystrybucji miejskiej (robi tak już wiele firm kurierskich),
  • wprowadzenie programów zarządzania flotą redukujących odległości przejazdów, gwarantujących dobór rozmiaru pojazdu do ładunku i zapewniających optymalne wykorzystanie i redukcję kosztów zewnętrznych (korki, zanieczyszczenie, ryzyko wypadku itp.),
  • uwzględnianie kosztów transportu w projekcie produktu, produkcji i marketingu, np. przez minimalizację nadmiernego opakowania i nadmiarowej częstotliwości dostaw oraz poleganie na dostawcach lokalnych,
  • poprawa zużycia paliwa i redukcja emisji przez dobór efektywnych pojazdów,
  • szkolenie kierowców w zakresie ekonomicznej jazdy, może to przynieść oszczędności nawet na poziomie 20%.

Samochody nagle nie znikną z dróg, jak więc poprawić zużycie paliwa i zmniejszyć szkodliwość samochodów?

Podejmowane są działania mające na celu ograniczenie szkodliwości samochodów. Komisja Europejska przyjęła strategię ograniczania do 2012 roku emisji CO2 w samochodach z poziomu 160 g/km do 120 g/km (jednak pojawiły się głosy, że ze względu na kryzys finansowy i trudności przemysłu motoryzacyjnego wymogi powinny zostać opóźnione do 2015 roku - w obliczu kryzysu energetycznego byłaby to katastrofa). Unijna strategia zakłada, że w 2020 roku nowo produkowane samochody będą emitowały nie więcej niż 95 g/km.

Działania podejmuje też wiele stanów w USA. Kalifornia wprowadziła regulacje, które mają zredukować emisję gazów cieplarnianych nowych samochodów o 23% do 2012 roku i o 30% do 2016 roku. Przepisy te zostały zaskarżone przez koncerny motoryzacyjne, jednak ich skarga została odrzucona przez sąd federalny we wrześniu 2007 roku. Z braku centralnej polityki rządu federalnego USA, wiele stanów, idąc śladem Kalifornii przygotowuje podobne regulacje.

Technicznie rzecz biorąc istnieje szereg rozwiązań:

Samochody hybrydowe i PHEV

Pojazdy hybrydowe posiadają dwa rodzaje napędu: elektryczny i spalinowy. Silniki te mogą pracować na przemian lub jednocześnie, w zależności od potrzeb. W miastach czy dużych aglomeracjach, gdzie zanieczyszczenie powietrza jest wysokie i często stoi się w korkach, zastosowanie ma silnik elektryczny. Silnik spalinowy wykorzystywany jest głównie poza miastem do jazdy ciągłej. Zalety pojazdów na napęd hybrydowy to mniejsze zużycia paliwa, mniejsza emisja gazów cieplarnianych (np. dla Toyoty Prius jest to 104g CO2/km) i szkodliwych spalin, dobre osiągi i zmniejszenie poziomu hałasu (cichy napęd). Napęd hybrydowy jest szczególnie korzystny w pojazdach, które często zatrzymują się i ruszają, np. autobusy miejskie. Rozwinięciem koncepcji hybryd są tzw. PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicles), których akumulatory można ładować z gniazdka, a ich zasięg wystarcza na jazdę w mieście bez uruchamiania silnika spalinowego. Przykładem może być planowany na 2010 roku Chevrolet Volt, o zasięgu na samych akumulatorach 64 km, co w zupełności wystarcza na dzienne dojazdy w mieście.

     Chevrolet Volt

Rys. Chevrolet Volt. Źródło: wikipedia.

Hybrydy i PHEV jednak nie są rozwiązaniem docelowym, a co najwyżej przejściowym, które jak najszybciej powinno zostać zastąpione przez inne rozwiązania. Ze względu na podwójny napęd ich produkcja wymaga też więcej surowców i energii. Nawet, gdyby za dotknięciem czarodziejskiej różdżki zamienić wszystkie samochody w hybrydy, to przy uwzględnieniu wzrostu ich użycia w Chinach i Indiach, przesuniemy problem braku ropy jedynie o kilka lat.

Pojazdy elektryczne

są wygodne, ciche, tanie, a także czyste ekologicznie źródło transportu w komunikacji miejskiej. Pojazdy elektryczne charakteryzują się szeregiem zalet - nie wydzielają spalin, nie hałasują, z związku z efektywną pracą silników elektrycznych w znacznym przedziale obrotów mają też doskonałe osiągi, nie zużywają energii podczas postoju, możliwe jest też odzyskiwanie energii podczas hamowania, ich konstrukcja jest prosta, a serwisowanie łatwe i czyste. Dotychczas główną barierą ich rozpowszechniania były słabe akumulatory umożliwiające przejechanie raptem kilkudziesięciu kilometrów i długi czas ich ładowania.
Przykładem może być samochód sportowy Tesla .

       Tesla

Rys. Samochód Tesla Motors. Źródło: wikipedia.

Jego osiągi są porównywalne z najlepszymi sportowymi samochodami spalinowymi, jak Porsche Carrera GT - prędkość 200 km/h i przyspieszenie 0-100km/h w 4s robią wrażenie. Zasięg blisko 400 km również robi wrażenie. Podobnie jak efektywność energetyczna (odpowiednio 2 litrów benzyny na 100 km) i koszt jazdy (3 grosze/km).
Tesla jest obecnie produkowana w tysiącach sztuk i cena wciąż wynosi blisko 100 000 USD, ale wolumen produkcji powinien szybko rosnąć, a cena - spadać. Pojawiają się też inne konstrukcje (np. REVA ang ), które kosztują poniżej 15000 USD.

Oczywiście z produkcją prądu, którym są ładowane akumulatory tych pojazdów, również jest zwykle związane spalanie paliw kopalnych i emisja zanieczyszczeń. W Polsce jazda samochodem elektrycznym spowoduje większą emisję CO2 na kilometr, niż dla samochodu z silnikiem spalinowym (około 200 g/km).
Jednak można sobie z tym poradzić, przy okazji rozwiązując inne problemy. Samochód może być ładowany lokalnie w domu, z pomocą energii z paneli słonecznych lub turbin wiatrowych, a także z sieci elektrycznej zasilanej źródłami odnawialnymi - akumulatory milionów samochodów mogą być doskonałym magazynem energii dla źródeł odnawialnych. W Izraelu i Danii, nastawionych na zmniejszenie uzależnienia od ropy, planuje się system rozsianych gęsto po kraju punktów ładowania i szybkiej wymiany akumulatorów, który może okazać się rozwiązaniem modelowym - Projekt Better Place ang .

    Projekt Better Place

  1. Samochód jest ładowany z domowego gniazdka, wskaźnik pokazuje poziom naładowania baterii.
  2. Kierowca wyjeżdża z domu, system monitoruje pozycję i w oparciu o dotychczasowe trasy prosi kierowcę o podanie przewidywanej trasy i czasu jazdy, po czym sugeruje ewentualny moment i punkt ładowania (ewentualnie wymiany baterii).
  3. Podczas jazdy system wyszukuje i rezerwuje punkt ładowania (np. na parkingu koło biura).
  4. W zależności od decyzji kierowcy, podczas ładowania system optymalizuje koszt, preferując ładowanie poza godzinami szczytu.
  5. W przypadku konieczności wyjazdu przed planowanym czasem i naładowaniem baterii, komputer proponuje wymianę akumulatora w stacji serwisowej.
  6. Komputer pokładowy automatycznie rezerwuje miejsce na stacji, kiedy samochód dociera na miejsce, stara bateria jest automatycznie i w ramach abonamentu wymieniana na nową - w tym modelu samochód jest własnością kierowcy, a bateria i punkty ładowania własnością operatora.

Czytaj więcej o elektrycznych samochodach ang .

Przy produkcji prądu ze źródeł odnawialnych i długiej trwałości aut i baterii można rozwiązać większość problemów transportowych. Obiecujące jest wykorzystanie nowych sposobów gromadzenia energii elektrycznej, np. w akumulatorach litowo jonowych nowej generacji, działających przez 10-40 lat i wytrzymujących 7000 ładowań. Rozwój technologii baterii litowo-jonowych z silikonowymi nanodrucikami , superkondensatorów i innych technologii magazynowania energii elektrycznej może pozwolić na zwiększenie pojemności baterii o rząd wielkości, rozwiązując nie tylko kwestię zasilania samochodów, ale też gromadzenia energii odnawialnej w ogóle.

Pojazdy na ogniwa paliwowe

Jest to alternatywa dla pojazdów elektrycznych. Najprościej można powiedzieć, że ogniwo paliwowe działa na zasadzie odwrotnej elektrolizy. Elektroliza polega na włożeniu do wody elektrod i puszczenia prądu, w rezultacie czego na elektrodach wydzielają się wodór i tlen. W ogniwie paliwowym wodór i tlen łączą się, produkując prąd i wodę.

     Ogniwo paliwowe

Rys. Schemat działania ogniwa paliwowego.

Podczas pracy ogniwa paliwowe nie produkują gazów cieplarnianych ani innych zanieczyszczeń (oprócz śladowych ilości tlenków azotu). Pojazdy na ogniwa paliwowe są wysoko wydajne, zużywają niewiele energii, a także nie spalają paliwa w czasie postoju. Są ciche i z braku części ruchomych bardzo proste w utrzymaniu. W odróżnieniu od pojazdów elektrycznych wymagających ładowania akumulatorów są po prostu tankowane i mogą od razu jechać dalej. Jednostka masy wodoru zawiera też znacznie więcej energii, niż bateria elektryczna, a nawet benzyna.

      porównanie

Rys. Porównanie gęstości energetycznej różnych sposobów gromadzenia energii. Na osi poziomej ilość energii w MJ na 1 kg masy, a na osi pionowej na jednostkę objętości. Widać, że wodór ma wysoką wartość energii na jednostkę masy, ale małą na jednostkę objętości (czyli zajmuje dużą objętość) - niezależnie od sposobu przechowywania (ciekły, sprężony gaz, pod zwykłym ciśnieniem). Między innymi z tego powodu problematyczne jest wykorzystanie wodoru w samolotach - objętość zbiorników paliwa musiałaby być kilkukrotnie większa.

Ogniwa paliwowe to jednak wciąż nowa i droga technologia, nie istnieje infrastruktura do tankowania pojazdów wodorem (a nie powstaje, bo nie ma pojazdów - więc koło się zamyka). Po około 5000 godzinach pracy konieczna jest wymiana membran elektrolitycznych. Satysfakcjonującego rozwiązania nie doczekała się także kwestia przechowywania wodoru, a sama produkcja wodoru wymaga znacznej energii, której produkcja z kolei wiąże się z emisją gazów cieplarnianych. Ogniwa paliwowe przegrywają też porównanie efektywności z akumulatorami i silnikami elektrycznymi. Efektywność wykorzystania energii przez akumulatory wynosi 86%, a przez ogniwa paliwowe jedynie 25%.

   Wykorzystanie energii

Rys. Porównanie efektywności wykorzystania energii przez akumulatory i ogniwa paliwowe. W cyklu elektrycznym energia najpierw jest tracona na załadowanie akumulatora (efektywność 93%), a następnie w baterii (również efektywność 93%).


W ogniwie paliwowym najpierw trzeba elektrolitycznie pozyskać wodór (efektywność 70%), następnie go skompresować (efektywność 90%, inne metody, np. skraplanie czy tworzenie związków chemicznych mają niższą efektywność), a na końcu przetworzyć w prąd w ogniwie paliwowym (efektywność 40%) - w sumie otrzymując efektywność 25%.

Inne rozwiązania

Być może w transporcie wygra technologia uważana dziś za egzotyczną lub w ogóle jeszcze nie znana. Samochody na sprężone powietrze, koła zamachowe czy parę wodną?

Czytaj więcej o technologiach ekologicznych pl .

Transport lotniczy to sektor, w którym zużycie paliwa i emisje dwutlenku węgla rosną najszybciej. Co zrobić by je zredukować? Czytaj w następnym artykule: transport lotniczy.

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto