Mniej więcej jedna trzecia energii wykorzystywana jest w transporcie.
Czy technologia może przyczynić się do zmniejszenia zużycia energii oraz wyeliminowanie
zużycia paliw kopalnych w transporcie?
Luksusowy miejski van.
Przeciętny europejski samochód pali 7l na 100 km, co odpowiada zużyciu
energii rzędu 80 kWh na 100 km. Czy można to poprawić?
Naszą jednostką dla transportu pasażerskiego będzie pasażerokilometr
(pkm). Praca przewozowa samochodu, który przewozi jedną osobę na
dystansie 100 km, wynosi 100 pkm. Praca przewozowa samochodu, który na
tym samym dystansie przewozi 4 osoby, wynosi 400 pkm. nergię zużytą w transporcie pasażerskim będziemy
mierzyć w „kWh na 100 pasażerokilometrów”. Miara ta jest zbieżna z
„litrami na 100 km” – podobnie jak chcemy, by zużycie paliwa w
samochodzie wynosiło jak najmniej litrów na 100 km, tak samo chcemy, by zużycie energii wynosiło jak najmniej kWh na 100 pkm.
Rozpoczniemy od zastanowienia się, jak ograniczyć zużycie energii
w transporcie lądowym. By to zdiagnozować, musimy najpierw oszacować,
gdzie dokładnie energia jest zużywana. Mamy tu trzy kluczowe aspekty:
- W podróżach na krótkie dystanse,
gdy samochód często zatrzymuje się i rusza, energia zużywana jest
przede wszystkim do wprawienia w ruch i przyspieszania ruchu pojazdu
wraz z tym, co wiezie. Kluczową strategią ograniczania zużycia energii w
tego rodzaju transporcie jest odchudzenie oraz pokonywanie większych dystansów między przystankami. Pomocne może być też hamowanie z odzyskiwaniem energii. Co więcej, warto jeździć wolniej i rzadziej. - W podróżach na długie dystanse
ze stałą prędkością, koleją lub samochodem najwięcej energii pochłania
pokonywanie oporu powietrza, jako że pojazd rusza i przyspiesza tylko
raz. Kluczowa strategia ograniczania zużycia energii w tego rodzaju
transporcie to: jeździć wolniej, rzadziej oraz w długich i wąskich pojazdach. - W
transporcie każdego rodzaju zachodzi łańcuch konwersji energii, w
którym energia zawarta w paliwie zużywana jest do przemieszczania
pojazdu. Ten łańcuch konwersji jest nieuchronnie nieefektywny. Na
przykład, w standardowym samochodzie napędzanym paliwem kopalnym
zaledwie 25% paliwa służy do przemieszczenia pojazdu, a jakieś 75%
niepotrzebnie ogrzewa silnik i chłodnicę. W tym wypadku strategia
ograniczenia zużycia energii powinna się opierać na zwiększeniu
efektywności łańcucha konwersji.
Nasze obserwacje prowadzą
do sformułowania sześciu zasad konstrukcji i prowadzenia pojazdu, które
pozwolą zwiększyć efektywność energetyczną transportu lądowego: a) redukcja strefy przedniej na osobę; b) redukcja wagi samochodu na osobę; c) jazda ze stałą prędkością i unikanie hamowania; d) wolniejsza jazda; e) rzadsze podróżowanie; f) zwiększenie efektywności łańcucha konwersji energii. Zastanowimy się teraz nad możliwymi zastosowaniami tych zasad.
Jak jeździć lepiej
Powszechnie
cytowane statystki mówią coś w stylu: „Zaledwie 1 procent energii
zużywanej przez samochód służy do przemieszczania kierowcy”. Czy można
stąd wnosić, że jeżeli się postaramy, możemy produkować samochody 100
razy bardziej efektywne energetycznie? Odpowiedź brzmi: „Prawie”, ale
tylko przy zastosowaniu wyżej wymienionych zasad konstrukcji i
prowadzenia pojazdu. I to w stopniu ekstremalnym.
Ilustracją
takiej ekstremalnej konstrukcji jest samochód ekologiczny o małej
strefie przedniej i niskiej wadze, i który – jeśli mamy pobić wszystkie
rekordy – prowadzony jest ostrożnie, z małą i stałą prędkością.
Ekosamochód Drużyny Krokodyla (rys. 20.2) przejeżdża 2184 mile na
galonie paliwa (czyli pali 0,1 l/100 km) przy prędkości 15 mil/h (24
km/h). To koszt energetyczny 1,3 kWh na 100 km. Pojazd waży 50 kg, jest
niższy niż słupek drogowy i mieści bez problemu samotnego nastoletniego
kierowcę.
Ekosamochód Drużyny Krokodyla zużywa 1,3 kWh energii na 100 km. Fot. Team Crocodile
Hmm. Myślę, że kierowca terenówki z poprzedniego rysunku
dostrzegłby różnicę w „wyglądzie, komforcie i mocy”, gdyby kazano mu
przesiąść się do takiego ekosamochodu i prowadzić z prędkością nie
większą niż 24 km/h. Między bajki można włożyć pomysł, że bez trudu
stworzymy samochody 100 razy efektywniejsze energetycznie niż obecnie.
Do wyzwania, jakim jest produkowanie samochodów efektywnych
energetycznie, powrócimy za moment. Najpierw jednak zdiagnozujmy kilka
innych sposobów na zwiększenie efektywności energetycznej transportu
lądowego.
Fotografia poniżej pokazuje pojazd pasażerski co najmniej 25-krotnie efektywniejszy
energetycznie niż standardowy samochód na benzynę. To rower. Osiągi
roweru (w zakresie zużycia energii na określonym dystansie) są zbliżone
do osiągów ekosamochodu. Prędkość jest podobna, masa roweru jest
mniejsza (bo człowiek zastępuje zbiornik na paliwo i silnik), ale jego
strefa przednia jest większa, bo rowerzysta jest kształtem mniej
opływowym niż ekosamochód.
„Dziecko na pokładzie”. Ten środek transportu ma koszt energetyczny około 1 kWh na 100 osobokilometrów.
Kolejna fotografia ilustruje kolejną
alternatywę dla samochodu na benzynę – pociąg, o całkowitym koszcie
energetycznym 1,6 kWh na 100 pasażerokilometrów. W przeciwieństwie do
ekosamochodu i roweru, pociąg osiąga znakomitą efektywność, mimo że nie
jeździ wolno i nie waży mało w przeliczeniu na osobę. Pociągi kompensują
dużą prędkość i dużą wagę dzięki małej strefie przedniej na osobę.
Efektywna strefa przednia wynosi 0,8 m2 dla rowerzysty i 0,5 m2 dla zwykłego samochodu, a w przypadku pełnego pociągu pasażerskieo z Cambridge do Londynu wynosi ona zaledwie 0,02 m2 na pasażera!
Ten pociąg z 8 wagonami, przy prędkości maksymalnej 100 mil/h (161 km/h), zużywa 1,6 kWh energii na 100 pasażerokilometrów (przy założeniu, że wszystkie miejsca są zajęte).
No,
ale teraz wkraczamy na grząski teren – w perspektywie mamy dzielenie
pojazdu z „tymi wszystkimi strasznymi ludźmi”. Mimo wszystko zadajmy
sobie pytanie: „Jak bardzo możemy ograniczyć zużycie energii,
zamieniając samochody na świetnie zaprojektowany transport publiczny?”.
Transport publiczny
Transport
publiczny – jeśli pojazdy jeżdżą zapełnione – jest znacznie bardziej
efektywny energetycznie niż samochód. Zasilany dieslem autokar
przewożący 49 pasażerów, palący 24 l/100 km, jadący z prędkością 105
km/h zużywa 6 kWh energii na 100 pkm. To 13 razy mniej niż
samochód wiozący jedynie kierowcę! Trolejbusy w Vancouver zużywają 270
kWh prądu na 100 pojazdokilometrów, przy średniej prędkości 15 km/h.
Jeżeli trolejbus ma na pokładzie 40 pasażerów, wówczas koszt
energetyczny przewozu jednego pasażera (koszt transportowy na pasażera)
wynosi 7 kWh na 100 pkm. Koszt transportowy promu w Vancouver
wynosi 83 kWh na pojazdokilometr, przy prędkości 13,5 km/h. Prom może
przewieźć 400 pasażerów. Jeżeli jest pełny, koszt transportowy na
jednego pasażera wynosi 21 kWh na 100 pkm. Pociągi londyńskiego metra w godzinach szczytu zużywają 4,4 kWh na 100 pkm
– 18 razy mniej niż samochody. Nawet pociągi dużej prędkości, które
sprzeniewierzają się dwóm z naszych zasad dotyczących oszczędności
energii (bo przemieszczają się dwa razy szybciej niż samochód i dużo
ważą), są od niego znacznie bardziej efektywne energetycznie. Jeżeli
elektryczny pociąg dużej prędkości jest pełen, jego koszt energetyczny
wynosi 3 kWh na 100 pkm – to 27 razy mniej niż w przypadku samochodu!
Niemniej
jednak musimy planować realistycznie. Niektóre pociągi, autokary i
autobusy jeżdżą puste (fot. 20.6). Średni koszt energetyczny transportu
publicznego jest więc większy niż wskazywałyby podane wyżej liczby,
oparte na optymalnym scenariuszu. Jakie jest więc średnie zużycie
energii w transporcie publicznym i jak bardzo można, według
realistycznych szacunków, ów transport poprawić?
Efektywność energetyczna wybranych środków transportu, przy
założeniu, że wszystkie miejsca są zajęte. Metro, peron i wnętrze
pociągu. Dwa pociągi dużej prędkości. Napędzany elektrycznie zużywa 3
kWh na 100 pasażerokilometrów; napędzany dieslem – 9 kWh. Trolejbusy w
San Francisco. SeaBus w Vancouver. Fot. Larry.
W latach 2006–2007
całkowity koszt energetyczny funkcjonowania londyńskiego metra –
włączając oświetlenie, platformy naprawcze, składy i hangary – wyniósł
15 kWh na 100 pkm. To pięć razy mniej niż w przypadku naszego samochodu.
W tych samych latach koszt energetyczny londyńskich autobusów wyniósł
32 kWh na 100 pkm. Oczywiście, koszt energetyczny to nie wszystko. Dla
pasażerów liczy się prędkość – pociągi podziemne jeżdżą szybciej
(średnio z prędkością 33 km/h) niż autobusy (18 km/h). Menadżerów
obchodzą koszty – koszty załogi i koszty na pasażerokilometr są niższe w
przypadku pociągów podziemnych niż w przypadku autobusów.
Niektóre pociągi jeżdżą puste. Trzech ludzi i wiolonczela to
jedyni pasażerowie pociągu dużej prędkości z Edynburga do stacji Kings
Cross w Londynie.
Całkowite zużycie energii w systemie
tramwajowym w londyńskim Croydon (fot. poniżej) włączając zajezdnie tramwajowe i oświetlenie przystanków wyniosło 9 kWh na 100 pkm, przy średniej prędkości 25 km/h.
Wybrane środki transportu oraz ich średnie zużycie energii. Po
lewej: piętrusy. Po prawej: tramwaj w dzielnicy Londynu Croydon. Fot.
Stephen Parascandolo
Jak bardzo można poprawić transport publiczny? Wskazówką może stać się przykład Japonii.
Całkowita efektywność środków transportu w Japonii (1999).
Przy 19 kWh na 100 pkm i 6 kWh na 100 pkm,
autobusy i kolej wyglądają obiecująco. Kolej ma tę zaletę, że może
przyczynić się do realizacji obu naszych celów: ograniczenia zużycia
energii i uniezależnienia się od paliw kopalnych. Autobusy i autokary
mają tę niewątpliwą przewagę, że mogą dotrzeć wszędzie, ale utrzymanie
tej elastyczności może być trudne, jeżeli naprawdę chcemy zrezygnować z
paliw kopalnych.
Przyjrzyjmy się warszawskiej
Szybkiej Kolei Miejskiej (SKM). Dla nowoczesnego pociągu 14 WE średnie
rzeczywiste zużycie energii elektrycznej wynosi 7 kWh na
pojazdokilometr. Jeśli wszystkie 184 miejsca siedzące są zajęte, oznacza
to koszt energetyczny równy 4 kWh na 100 pkm. Zważywszy, że SKM
cieszy się w aglomeracji warszawskiej dużą popularnością (w godzinach
szczytu pociągi jeżdżą wypełnione po brzegi, co rekompensuje pustki w
godzinach poza szczytem), wartość tę możemy uznać za średnią.
Wyczekiwane
przez pasażerów rozładowanie tłoku poprzez wprowadzenie większej liczby
pociągów podniosłoby zużycie energii do brytyjskich 6 kWh na 100 pkm.
Reasumując,
transport publiczny (a szczególnie pociągi elektryczne, tramwaje i
autobusy) jest obiecującym sposobem transportowania pasażerów; w
kategoriach energii na pasażerokilometr około 5–10 razy lepszym niż
samochód. Niemniej jednak ludzie domagają się mobilności, jaką zapewnia
własny samochód. Jakie mamy możliwości w tej kwestii?
Pojazdy prywatne: technologia, prawodawstwo i zachęty
Można
zredukować zużycie energii w samochodach. Dowodem jest rozpiętość
efektywności energetycznej samochodów dostępnych na rynku. W 2006 roku
można było kupić u tego samego dilera Hondę Civic 1.4 zużywającą 44 kWh na 100 km oraz Hondę NSX 3.2 zużywającą 116 kWh na 100 km.
Emisje CO2,
w gramach na km, w wybranych modelach samochodów sprzedawanych w
Wielkiej Brytanii. Linia pozioma pokazuje wielkość emisji, a wysokość
niebieskiego słupka – liczbę modeli o tym poziomie emisji będących w
sprzedaży w 2006 r. Źródło: www.newcarnet.co.uk.
Druga skala pozioma wskazuje przybliżone wartości zużycia energii, przy
założeniu, że z 1 kWh energii chemicznej wiąże się emisja 240 g CO2.
Fakt, że ludzie po prostu wybierają z tej szerokiej oferty, oznacza, że potrzebują dodatkowych zachęt i legislacji, by wybrać
bardziej efektywny energetycznie samochód. Jest wiele sposobów
nakłonienia konsumenta do wyboru Hondy Civic zamiast paliwożernej Hondy
NSX 3.2: podniesienie ceny paliwa i akcyzy proporcjonalnie do
przewidywanego zużycia paliwa, podniesienie podatku drogowego dla
paliwożernych samochodów, wprowadzenie przywilejów parkingowych dla
samochodów o niskiej emisji CO2 albo
racjonowanie paliwa. Prawdopodobnie metody te nie wywołają aplauzu,
przynajmniej wśród części wyborców. Być może dobrą techniką legislacyjną
byłoby wymuszenie rozsądnego poziomu efektywności energetycznej
zamiast pozostawienia niekontrolowanego wyboru. Możemy na przykład w
którymś momencie zakazać sprzedaży wszystkich samochodów o
zużyciu energii większym niż 80 kWh na 100 km; z czasem obniżyć ten próg
do 60 kWh na 100 km, potem do 40 kWh na 100 km, itd. Alternatywnie, by
pozostawić konsumentom większy wybór, można wymusić na producentach
samochodów obniżenie średniego zużycia paliwa we wszystkich
samochodach, które oferują. Dodatkowe prawodawstwo, ograniczające wagę
oraz wielkość strefy przedniej pojazdów pozwoliłoby jednocześnie
ograniczyć zużycie paliwa oraz zwiększyć bezpieczeństwo na drogach. W dzisiejszych czasach zakup samochodu dyktowany jest modą lub
chęcią zaznaczenia statusu. Silna legislacja regulująca efektywność
pojazdów nie musi ograniczać wyboru – po prostu wszystkie modne
samochody będą efektywne. Dostępny będzie każdy kolor pod warunkiem, że
będzie to kolor zielony.
Samochody-monstra są wystarczająco duże, by utrudnić widoczność i zupełnie zasłonić pieszych.
W
Polsce modne i prestiżowe jest posiadanie samochodu typu SUV. Przy
średnim spalaniu 14 l na 100 km koszt energetyczny wynosi 140 kWh na 100
km. Jeden z najpopularniejszych modeli na polskim rynku, Skoda Octavia,
zużywa znacznie mniej, bo 70 kWh na 100 km. W aglomeracji warszawskiej
energetyczny koszt dojazdu Octavią wynosi około 50 kWh na 100 pkm. W
porównaniu ze Skodą SKM oferuje dziesięciokrotnie niższy koszt
energetyczny na pasażera.
Zanim wyborcy i politycy uzgodnią ustawę na rzecz zwiększenia efektywności energetycznej samochodów, rozważmy inne rozwiązania.
Rowery
Moja
ulubiona propozycja to budowa znakomitej infrastruktury rowerowej
wsparta właściwym prawodawstwem (np. obniżenie limitów prędkości dla
samochodów i przepisy drogowe uprzywilejowujące rowerzystów). Na fotografii widzimy rondo w holenderskim Enschede.
Rondo w Enschede (Holandia)
Rondo składa się z dwóch
jezdni – ta dla samochodów jest wewnętrzna wobec tej dla rowerów,
jezdnie dzieli pas bezpieczeństwa szerokości samochodu. Zasady
pierwszeństwa są takie same, jak na skrzyżowaniach w Wielkiej Brytanii,
tyle że samochody opuszczające wewnętrzną jezdnię muszą przepuszczać
rowerzystów (zupełnie tak, jak brytyjscy kierowcy mają obowiązek
przepuszczać pieszych na pasach). Tam, gdzie istnieje świetna
infrastruktura rowerowa, ludzie jeżdżą rowerami, czego dowodzi
niezliczona liczba rowerów przed stacją kolejową w Enschede.
Kilka holenderskich rowerów
Tak się jakoś składa, że brytyjskim i polskim ścieżkom rowerowym daleko do holenderskich standardów.
Tymczasem w Wielkiej Brytanii… Fot. Mike Armstrong
W
2005 roku we francuskim Lyonie powstała prywatna, ale ogólnodostępna
sieć rowerowa Vèlo’v. Pomysł okazał się sukcesem. 470 000 mieszkańców
Lyonu ma do dyspozycji 2000 rowerów dostępnych na 175 stacjach
rowerowych rozrzuconych na obszarze 50 km2.
Praktycznie w każdym punkcie centrum miasta od stacji rowerowej dzieli
nas nie więcej niż 400 metrów. Uczestnicy programu wnoszą opłatę
abonamentową w wysokości 10 euro rocznie, po czym mogą nieodpłatnie
używać rowerów, jeżeli wycieczka trwa mniej niż pół godziny. Przy
dłuższych trasach dopłata wynosi do 1 euro za godzinę. Odwiedzający Lyon
mogą wykupić abonament tygodniowy za 1 euro.
Stacja Vèlo’v w Lyonie
Inne możliwości legislacyjne
Pomysł
z limitami prędkości nasuwa się sam. Co do zasady, samochody jeżdżące
wolniej zużywają mniej energii. Praktyka czyni mistrza, kierowcy mogą
nauczyć się, jak jeździć oszczędniej – rzadsze naciskanie gazu i
hamulca, i jazda na najwyższym możliwym biegu pozwoli ograniczyć zużycie
paliwa nawet o 20%.
Innym sposobem na zmniejszenie zużycia paliwa
jest ograniczenie zatłoczenia dróg. Zatrzymywanie się i ruszanie,
przyspieszanie i zwalnianie jest znacznie mniej efektywnym sposobem
przemieszczania się niż płynna jazda. Tkwienie w korkach to wyjątkowo
nieefektywny sposób przebywania kilometrów!
Zatłoczenie pojawia
się wówczas, gdy na drogach jest zbyt wiele samochodów. Najprostszym
sposobem zmniejszenia tłoku jest pogrupowanie podróżnych w mniejszej
liczbie samochodów. Analizując przesiadkę z samochodów do autokarów,
obliczymy przestrzeń na drodze zajmowaną przez jedne i drugie. Weźmy
zatłoczoną autostradę, którą chcemy pokonywać z prędkością 100 km/h.
Bezpieczna odległość między samochodami, przy tej prędkości, wynosi 80
m. Zakładając, że samochody jadą w odstępach 80 m, a każdy samochód
wiezie 1,6 osoby, zapakowanie 40 osób do jednego autokaru zwalnia 2 kilometry drogi!
Zatłoczenie
można ograniczyć, oferując dobre alternatywy (ścieżki rowerowe,
transport publiczny) i pobierając dodatkowe opłaty od tych użytkowników
dróg, którzy się do zatłoczenia przyczyniają. W przypisach do tego
rozdziału wskazuję sprawiedliwą i prostą metodę szacowania tych opłat.
Usprawnianie samochodów
Zakładając,
że romans krajów wysoko rozwiniętych z samochodem będzie trwał, jakie
technologie zapewnią nam istotne oszczędności energetyczne? Oszczędności
rzędu 10% czy 20% to pestka – omówiliśmy już niektóre sposoby ich
osiągnięcia (np. produkowanie mniejszych i lżejszych samochodów). Inna
możliwość to przejście z benzyny na olej napędowy. Silniki diesla są
droższe w produkcji, ale zazwyczaj zużywają mniej paliwa. Czy jednak
istnieją technologie, które mogą radykalnie zwiększyć efektywność
łańcucha konwersji energii? (Przypominam, że w przeciętnym samochodzie
na benzynę 75% energii jest przekształcane w ciepło i wyrzucane
chłodnicą!) No i co z naszym celem odejścia od paliw kopalnych?
W
tej części omówimy pięć technologii: hamowanie odzyskowe, samochody
hybrydowe, samochody elektryczne, napędzane wodorem oraz samochody na
sprzężone powietrze.
BMW 530i z zainstalowaną przez Artemis Intelligent Power
hydrauliką sterowaną elektronicznie. U dołu, po lewej 6-litrowy
akumulator (czerwona butla), mieszczący około 0,05 kWh energii w postaci
sprzężonego azotu. Na dole po prawej dwa 200-kilowatowe silniki
hydrauliczne, napędzające tylne koła, służące zarówno do przyspieszania,
jak i hamowania. Samochód wciąż jest zasilany standardowym silnikiem
benzynowym o mocy 190 kW, ale dzięki sterowanej elektronicznie
przekładni hydraulicznej i hamowaniu odzyskowemu, zużywa 30% mniej
paliwa.
Hamowanie odzyskowe
Istnieją cztery sposoby odzyskiwania energii w procesie hamowania:
- Prądnica połączona z kołami może ładować akumulator lub superkondensator.
- Silniki hydrauliczne napędzane ruchem kół mogą sprężać powietrze, gromadzone następnie w małej butli.
- Energię można gromadzić w kole zamachowym.
- Energię
hamowania można gromadzić w postaci energii grawitacyjnej, wjeżdżając
pod górę (na rampę) zawsze, kiedy chcemy zwolnić. Opcja gromadzenia
energii grawitacyjnej jest mało elastyczna, jako że rampa zawsze musi
być tam, gdzie hamujemy. To dobre rozwiązanie dla pociągów, czego
przykładem jest Victoria – londyńska linia metra. Każda stacja znajduje
się na wzniesieniu. Nadjeżdżające pociągi samoistnie hamują, wjeżdżając
pod górę, a odjeżdżając, samoistnie przyspieszają. Tak zaprojektowane
„garbate” stacje pozwalają oszczędzić 5% energii i zwiększyć prędkość
pociągów o 9%.
Elektryczne hamowanie odzyskowe (do
magazynowania energii używa się akumulatora) pozwala odzyskać około 50%
energii zużywanej na hamowanie, co przekłada się na około 20% redukcji
kosztów energetycznych jazdy po mieście.
System hamowania odzyskowego oparty na kole zamachowym. Fot. Flybrid Systems
Systemy
hamowania odzyskowego oparte na kole zamachowym lub silniku
hydraulicznym wydają się działać lepiej niż systemy oparte na
akumulatorach, odzyskując co najmniej 70% energii zużytej na hamowanie. Samochód hybrydowy z silnikiem benzynowym
napędzającym elektronicznie sterowany układ hydrauliczny w zwykłym
cyklu jazdy zużywa 30% mniej paliwa niż samochód na
benzynę. W trakcie jazdy po mieście zużywa o połowę mniej energii – 62
zamiast 131 kWh na 100 km (5,5 zamiast 12 l benzyny/100 km). Ta poprawa
efektywności to zasługa zarówno hamowania odzyskowego, jak i technologii
hybrydowej. Hydraulika i koło zamachowe są obiecującym sposobem
odzyskiwania energii hamowania, bo są to małe systemy zdolne gromadzić
duże ilości energii. Układ koła zamachowego, ważący zaledwie 24 kg, przeznaczony do magazynowania energii w samochodzie wyścigowym
może zgromadzić 400 kJ (0,1 kWh) – ilość wystarczającą do rozpędzenia
przeciętnego samochodu do prędkości 100 km/h, jest w stanie dostarczyć
lub przyjąć moc 60 kW. Akumulatory o porównywalnej mocy musiałyby ważyć
jakieś 200 kg. Jeśli nie mamy w samochodzie tak dużego akumulatora,
rozwiązaniem może być elektryczny system odzyskowy połączony z
kondensatorem. Superkondensatory mają parametry magazynowania energii i
zasilania podobne jak koło zamachowe.
Samochody hybrydowe
Samochody
hybrydowe, takie jak Toyota Prius, mają bardziej efektywne
silniki i system elektrycznego hamowania odzyskowego, jednak szczerze
mówiąc, obecnie oferowane hybrydy nie wyróżniają się zbytnio.
Emisje CO2,
w gramach na km, w wybranych modelach samochodów sprzedawanych w
Wielkiej Brytanii. Linia pozioma pokazuje wielkość emisji, a wysokość
niebieskiego słupka – liczbę modeli o tym poziomie emisji będących w
sprzedaży w 2006 r. Źródło: www.newcarnet.co.uk.
Druga skala pozioma wskazuje przybliżone wartości zużycia energii, przy
założeniu, że z 1 kWh energii chemicznej wiąże się emisja 240 g CO2.
Poziome paski na rysunku odpowiadają kilku wybranym
modelom samochodów. Mamy tutaj dwie hybrydy. Podczas gdy przeciętny samochód emituje 168 g CO2 na km, hybrydowy Prius emituje około 100 g, podobnie jak kilka innych, niehybrydowych pojazdów – VW Polo blue motion emituje 99 g/km, a Smart zaledwie 88 g/km.
Druga
hybryda to Lexus RX 400h, reklamowany sloganem „Niska emisja, zero
poczucia winy!”. Ale przecież jego emisje to 192 g/km – więcej niż średnia?! Komisja Etyki Mediów orzekła, że reklama złamała
kodeks reklamowy w zakresie prawdomówności, jakości porównań oraz
twierdzeń związanych z ochroną środowiska. „Wzięliśmy pod uwagę, że (…)
odbiorcy mogli zrozumieć, iż samochód nie stanowi obciążenia dla
środowiska naturalnego, co nie jest zgodne z prawdą, że samochód
charakteryzuje się niską emisją CO2 w stosunku do innych samochodów, co także jest nieprawdziwe”.
W
praktyce technologie hybrydowe zapewniają oszczędności paliwa rzędu
20–30%. Tak więc ani hybrydy spalinowo-elektryczne, ani
spalinowo-hydrauliczne nie są prawdziwym
przełomem w transporcie. 30-procentowa redukcja zużycia paliw kopalnych
robi wrażenie, ale nie wystarczy, jeśli mamy odejść od paliw kopalnych, albo przynajmniej
zredukować ich zużycie o 90%. Czy możemy wobec tego osiągnąć ten cel bez
przesiadki na rowery?
Pojazdy elektryczne
Pojazdy elektryczne. Od lewej: G-Wiz, rdzewiejący wrak Sinclaira C5, Citroën Berlingo oraz Elettrica.
Samochód
elektryczny o nazwie REVA miał premierę w czerwcu 2001 roku w
Bangalore. Eksportuje się go do Wielkiej Brytanii pod nazwą G-Wiz.
Silnik elektryczny G-Wiza o mocy maksymalnej 13 kW pracuje ze stałą mocą
4,8 kW. Wyposażony jest w system hamowania odzyskowego. Zasila go osiem
6-woltowych akumulatorów kwasowych, na jednym ładowaniu przejeżdża „do
77 km”. Pełne ładowanie pobiera 9,7 kWh prądu. Liczby te oznaczają koszt
transportowy rzędu 13 kWh na 100 km.
Ilość prądu potrzebna do naładowania G-Wiza w stosunku do przejechanego dystansu. Pomiary przy gniazdku.
Producenci
zawsze informują o najlepszych możliwych osiągach swojego produktu. Jak
to wygląda w rzeczywistości? Rzeczywiste osiągi G-Wiza w Londynie
pokazane są na wykresie powyżej. Po 19 ładowaniach średni koszt transportowy
tego G-Wiza wynosi 21 kWh na 100 km – mniej więcej cztery razy mniej niż
w przypadku przeciętnego samochodu na benzynę. Najlepszy wynik to 16
kWh na 100 km, najgorszy – 33 kWh na 100 km. Jeżeli kogoś interesują
emisje CO2, 21 kWh na 100 km jest równoważne 105 g CO2 na km, zakładając, że ślad węglowy elektryczności wynosi 500 g CO2 na kWh (dla Polski 21 kWh na 100 km odpowiada emisjom 210 g CO2 na km, przyjmując, że ślad węglowy elektryczności w Polsce wynosi 1kg CO2 na kWh).
W
tabeli osiągów G-Wiz plasuje się na jednym krańcu spektrum. A jeśli
chcemy więcej – lepszego przyspieszenia, większej prędkości maksymalnej i
większego zasięgu bez doładowywania? Na drugim końcu spektrum mamy
Teslę Roadstera. Tesla Roadster 2008 przejeżdża na jednym ładowaniu 350
km; akumulator litowo-jonowy gromadzi 53 kWh energii, a waży 450 kg (120
Wh/kg). Samochód waży 1220 kg, a moc maksymalna silnika wynosi 185 kW.
Jakie jest zużycie energii tego pokaźnego samochodu? Co ciekawe, jest
mniejsze niż w przypadku G-Wiz i wynosi 15 kWh na 100 km. Dowodem
na to, że zasięg 350 km powinien satysfakcjonować większość ludzi, jest
fakt, że zaledwie 8,3% kierowców jeździ do pracy dalej niż 30 km.
Tesla Roadster, 15 kWh na 100 km
Po przeanalizowaniu osiągów wielu pojazdów elektrycznych wychodzi na to,
że koszt transportowy samochodów elektrycznych wynosi mniej więcej 15 kWh na 100 km.
To
pięć razy mniej niż nasz standardowy samochód na benzynę i znacznie
mniej niż którykolwiek samochód hybrydowy.
W
Pruszkowie produkuje się samochód elektryczny SAM RE-Volt. Silnik o mocy
znamionowej 11,6 kW zasilany jest akumulatorami litowo-jonowymi o
pojemności 7 kWh każdy. SAM wyposażony jest w system hamowania
odzyskowego KERS. Na jednym ładowaniu przejeżdża „do 100 km”. Zużywa
przeciętnie 7 kWh na 100 km, czyli o ponad połowę mniej niż średnia
oszacowana przez Davida (SAM jest jednak lekkim, dwuosobowym
trójkołowcem). Przy koszcie 50 gr za 1 kWh prądu 100-kilometowa
przejażdżka SAM-em kosztuje 3,5 zł.
Ta radosna chwila to dobry
moment, by ujawnić wielki wykres podsumowujący ten rozdział. Rysunek poniżej
ilustruje zapotrzebowanie na energię wszystkich form transportu
pasażerskiego, które przedyskutowaliśmy i jeszcze kilku, które dopiero
przedyskutujemy.
Dobrze
więc, mamy koniec wyścigu i ogłosiliśmy zwycięzców – to transport
publiczny, rowery i samochody elektryczne. A może są inne możliwości,
dojeżdżające właśnie do mety? Musimy jeszcze omówić samochody zasilane
sprężonym powietrzem i samochody na wodór. Nawet jeśli któryś z nich
okaże się lepszy niż samochód elektryczny, nie wpłynie to znacząco na
długofalową perspektywę – którąkolwiek z tych trzech technologii
wybierzemy, pojazdy powinny być zasilane energią z „zielonych” źródeł.
Zapotrzebowanie energetyczne różnych środków transportu
pasażerskiego. Współrzędna pionowa pokazuje zużycie energii w kWh na 100
pasażerokilometrów. Współrzędna pozioma wskazuje prędkość środka
transportu. „Samochód (1)” to przeciętny brytyjski samochód, palący 7l/100 km, wiozący tylko
kierowcę. „Autobus” to średnia wyników wszystkich londyńskich autobusów.
„Metro” odzwierciedla osiągi całego systemu transportu podziemnego
Londynu. Katamaran jest napędzany silnikiem diesla. Puste punkty oznaczają najlepsze osiągi pojazdu przy
założeniu, że wszystkie miejsca są zajęte. Punkty pełne oznaczają
rzeczywiste osiągi pojazdu dla typowego wykorzystania.
Samochody na sprężone powietrze
Samochody
zasilane powietrzem to pomysł nienowy. Setki tramwajów na sprzężone
powietrze i gorącą wodę przemierzały ulice Nantes i Paryża w latach
1879–1911. Na fotografii poniżej widać też niemiecką lokomotywę pneumatyczną z 1958
roku.
U góry: tramwaj na sprężone powietrze tankujący powietrze i parę
wodną w Nantes. Napędzanie tramwajów w Nantes pochłaniało 4,4 kg węgla
(36 kWh) na pojazdokilometr lub 115 kWh na 100 pkm, przy
założeniu, że wszystkie miejsca były zajęte. U dołu: lokomotywa na
sprężone powietrze o wadze 9,2 t, ciśnieniu 175 bar, mocy 26 kW. Fot.
Rüdiger Fach, Rolf-Dieter Reichert i Frankfurter Feldbahnmuseum
Sądzę, że w zakresie efektywności energetycznej technika sprężania
powietrza w celu magazynowania energii jest równie dobra, jak
akumulatory elektryczne. Sęk w tym, że przy sprężaniu powietrza powstaje
ciepło, które raczej nie zostanie spożytkowane efektywnie, a przy rozprężaniu powietrza – chłód,
inny produkt uboczny, który też raczej nie zostanie zużyty efektywnie.
Technologia sprężania powietrza ma jednak kilka istotnych przewag nad
akumulatorem elektrycznym. Na przykład powietrze może być sprężane
tysiące razy i nie zużywa się! Interesujące, że pierwszym produktem
wypuszczonym na rynek przez Aircar jest skuter elektryczny .
Indyjski
Tata Motors deklaruje zainteresowanie samochodami na powietrze. Nie
wiadomo jednak, czy będziemy mieli renesans technologii sprężania
powietrza, bo nie upubliczniono specyfikacji żadnego nowoczesnego
prototypu. Podstawowym ograniczeniem jest fakt, że gęstość energetyczna w
butli na sprężone powietrze wynosi zaledwie 11–28 Wh na kg. To mniej
więcej tyle, ile w akumulatorze kwasowym i jakieś pięć razy mniej niż w
akumulatorze litowo-jonowym. Zasięg samochodu na
sprężone powietrze nie będzie nigdy większy niż zasięg pierwszych
samochodów elektrycznych. Systemy magazynowania za pomocą sprężonego
powietrza mają jednak nad akumulatorami kilka przewag: większa trwałość,
tańsza konstrukcja i mniej paskudnych chemikaliów.
Hummer H2H – zielona rewolucja na modłę amerykańską. Fot. General Motors
BMW Hydrogen 7. Zużycie energii: 252 kWh na 100 km. Fot. BMW
Pojazdy napędzane wodorem – samochody jak sterowce
Uważam,
że wodór jest przereklamowany. Wolałbym się mylić, nie wiem jednak, w
jaki sposób wodór miałby przyczynić się do rozwiązania naszych problemów
energetycznych. Wodór nie jest jakimś cudownych źródłem energii, jest jedynie nośnikiem energii, jak bateria wielokrotnego ładowania. I to raczej nieefektywnym nośnikiem energii, z całą masą defektów w użytkowaniu.
„Gospodarkę
opartą na wodorze” wsparł magazyn „Nature”. Pochwalił gubernatora
Kalifornii Arnolda Schwarzeneggera za to, że jeździ hummerem na wodór. „Nature” przytakuje wizji Arnolda, według którego samochody
na wodór zastąpią „brudne modele” i konstatuje, że „gubernator jest
prawdziwym bohaterem akcji na rzecz klimatu”. Skoro już mowa o wodorowym
bohaterstwie, należy zadać sobie kluczowe pytanie: „Skąd weźmiemy
energię, by wyprodukować wodór?”. Konwersja energii do postaci
wodoru i z wodoru jest zawsze nieefektywna. Przynajmniej przy obecnym
poziomie zaawansowania technologicznego.
“Ekołódka” Earthrace. Fot. David Castor
Oto kilka liczb:
- w
projekcie CUTE (Clean Urban Transport for Europe – Czysty Transport dla
Europy), który miał pokazać możliwość zastosowania autobusów na ogniwa
paliwowe oraz w technologii wodorowej, zasilenie autobusów na wodór
wymagało od 80% do 200% więcej energii niż w przypadku zwykłego autobusu z silnikiem diesla. - zasilenie BMW na wodór Hydrogen 7 pochłania 254 kWh energii na 100 km – 220% więcej niż w przypadku przeciętnego europejskiego samochodu.
Gdyby
naszym zadaniem było „odejście od paliw kopalnych w transporcie przy
założeniu, że dysponujemy nieskończoną ilością darmowej zielonej
energii”, wówczas można by brać pod uwagę energochłonne rozwiązania
transportowe, takie jak wodór (aczkolwiek z wodorem wiążą się też inne
problemy). Niestety zielona elektryczność nie jest za darmo. W
istocie, zapewnienie zielonej energii na miarę naszej konsumpcji będzie
nie lada wyzwaniem. Paliwa kopalne są wyzwaniem energetycznym. Zmiany
klimatu są problemem energetycznym. Musimy skupić się na rozwiązaniach
mniej, a nie bardziej energochłonnych! Nie znam żadnego środka transportu lądowego o zużyciu energii wyższym niż samochód na wodór! (Bardziej energochłonny jest tylko odrzutowiec, zużywający jakieś 500 kWh na 100 km oraz Earthrace – motorówka napędzana biodieslem, absurdalnie zwana ekołodzią, zużywająca 800 kWh na 100 pkm).
Zwolennicy
wodoru stwierdzą: “BMW Hydrogen 7 jest prototypem i potężnym autem
luksusowym – efektywność technologii się poprawi”. Mam nadzieję, bo jest
tu wiele do zrobienia. Tesla Roadster też jest prototypem i
potężnym autem luksusowym. A mimo to jest ponad 10 razy efektywniejsza
energetycznie niż Hydrogen 7! Kto chce, niech stawia na wodorowego
konia, droga wolna. To jednak nierozsądne typować konia, który tak
wyraźnie zostaje w tyle. Wystarczy spojrzeć na wykres pokazujący zużycie energii przez różne środki transportu – gdybyśmy nie
skompresowali górnej części osi pionowej, samochód na wodór nie
zmieściłby się na stronie!
Owszem, Honda na ogniwa paliwowe FCX
Clarity jest lepsza – zużywa 69 kWh na 100 km – przewiduję jednak, że
kiedy umilkną fanfary „zeroemisyjności”, okaże się, że samochody na
wodór zużywają tyle samo energii, co dzisiejsze samochody na benzynę.
Oto
kilka kolejnych problemów związanych z wodorem. Wodór jest gorszą formą
magazynowania energii niż większość paliw płynnych, a to z uwagi na
swoją objętość – niezależnie, czy występuje w postaci gazu pod wysokim
ciśnieniem, czy płynu (co wymaga temperatury rzędu minus 253°C). Nawet
pod ciśnieniem 700 atmosfer (co wymaga naprawdę mocnego pojemnika
ciśnieniowego) jego gęstość energetyczna (energia na jednostkę
objętości) wynosi 22% gęstości benzyny. Kriogeniczny bak BMW Hydrogen 7
waży 120 kg i mieści 8 kg wodoru. Co więcej, wodór stopniowo wycieknie z
praktycznie każdego zbiornika. Spróbujmy zaparkować samochód z pełnym
bakiem wodoru na stacji kolejowej i wróćmy po tygodniu. Zapewne
większość wodoru zniknie.
Honda FCX Clarity – sedan na ogniwa paliwowe zasilane wodorem. Obok aktorka Jamie Lee Curtis. Fot. automobiles.honda.com
Kilka pytań o samochody elektryczne
Dowodzi
pan, że samochody elektryczne są bardziej efektywne energetycznie niż
te zasilane paliwami kopalnymi. Czy jednak przyczynią się do
ograniczenia emisji CO2, skoro większość prądu nadal pochodzi z elektrowni na węgiel i gaz?
Rachunek
jest prosty. Załóżmy, że koszt energetyczny samochodu elektrycznego
wynosi 20 kWh(e) na 100 km (choć uważam, że możliwe jest 15 kWh(e) na
100 km, poprzestańmy jednak na ostrożnej kalkulacji). Jeżeli sieć
elektryczna ma ślad węglowy rzędu 500 g na kWh(e), wówczas rzeczywista
emisja samochodu wyniesie 100 g CO2 na km, czyli tyle,
ile emisja najmniej emisyjnego samochodu z silnikiem spalinowym. Reasumując, samochody elektryczne już teraz są dobrym wyborem.
Jeszcze zanim zapewnimy sobie prąd z odnawialnych źródeł.
Polska energetyka oparta jest na węglu – brudnym paliwie kopalnym, którego spalanie wiąże się z wysoką emisją CO2.
Do tego polskie elektrownie są niezbyt efektywne, zamieniając w
elektryczność jedynie ok. 1/3 energii węgla. W rezultacie prowadzi to do
emisji 1 kg CO2 na każdą kWh prądu – dwukrotnie więcej niż w Wielkiej Brytanii. Związana z przejechaniem 1 km emisja CO2
nie będzie więc wynosić 100 g, lecz 200 – czyli wynik dla sporej
terenówki. Z tego powodu dzisiaj jazda samochodem elektrycznym w Polsce
nie jest niestety obecnie dobrym sposobem na zmniejszenie emisji dwutlenku
węgla.
Produkcja i eksploatacja samochodu kosztuje – niezależnie,
czy to samochód elektryczny, czy z silnikiem spalinowym. Jazda
samochodem elektrycznym może być tańsza niż jazda samochodem na benzynę
czy gaz, jednak jego akumulatory nie są zbyt trwałe. Czy nie powinniśmy
tego uwzględnić w kosztach eksploatacji?
To słuszna uwaga. Nasz diagram transportowy pokazuje jedynie koszt przejazdu. Jeżeli w
samochodzie elektrycznym co kilka lat trzeba wymieniać akumulator, moje
liczby mogą być niedoszacowane. Żywotność akumulatora dla Toyoty Prius
szacuje się na zaledwie 10 lat, a nowy kosztuje 3500 funtów. Czy
posiadacz dziesięcioletniego Priusa zechce tyle zapłacić? Zapewne
większość Priusów po 10 latach trafi na złom. Akumulator to pięta
achillesowa pojazdów elektrycznych. Zakładam optymistycznie, że wraz z
rozpowszechnieniem samochodów na prąd, powstaną lepsze akumulatory.
Mieszkam w gorącym klimacie. Jak mam jeździć elektrycznym samochodem? Muszę mieć w nim energożerną klimatyzację!
Istnieje dobry sposób zaspokojenia tego zwiększonego zapotrzebowania na prąd – 4 m2
paneli fotowoltaicznych na dachu samochodu elektrycznego. Jeżeli
potrzebujemy włączyć klimatyzację, znaczy to, że świeci słońce. Panele o
efektywności rzędu 20% wygenerują do 800 W energii, co wystarczy do
zasilenia klimatyzacji. Panele mogą nawet częściowo ładować zaparkowany
samochód. Klimatyzacja zasilana słońcem znalazła się na wyposażeniu
Mazdy w 1993 roku – ogniwa słoneczne zostały umieszczone w szklanym
dachu.
Mieszkam w zimnym klimacie. Jak mam jeździć elektrycznym samochodem? Muszę mieć w nim energożerne ogrzewanie!
Silnik
samochodu elektrycznego podczas jazdy zużywa średnio 10 kW, z
efektywnością rzędu 90–95%. Pozostała część energii 5–10%, wydzieli się w
silniku w postaci ciepła. Zapewne da się tak zaprojektować samochody
elektryczne do użytku w chłodnym klimacie, by to ciepło, rzędu nawet 250
lub 500 W, ogrzewało wnętrze samochodu. Taka ilość ciepła przyczyniłaby
się do ogrzania szyb, kierowcy i pasażerów.
Czy akumulatory litowo-jonowe mogą stanowić zagrożenie w razie wypadku?
Niektóre
akumulatory litowo-jonowe źle znoszą krótkie spięcia lub przegrzanie,
ale w produkcji są już bezpieczniejsze akumulatory, litowo-fosforanowe.
Więcej na ten temat w zabawnym filmiku .
Czy wystarczy litu do akumulatorów, jeżeli zaczniemy masowo produkować
samochody elektryczne?
Światowe
zasoby litu, w postaci rudy, szacuje się na 9,5 mln ton. Akumulator
litowo-jonowy zawiera 3% litu. Przy założeniu, że akumulator waży 200
kg, potrzebujemy 6 kg litu na pojazd. Szacowane zasoby rud litu
wystarczą na wyprodukowanie akumulatorów dla 1,6 mld pojazdów. To więcej
niż mamy obecnie samochodów na świecie (około miliard), ale niewiele
więcej, tak więc obawy o wyczerpywanie złóż litu są uzasadnione.
Jednak już rozwijają się inne
technologie bezlitowych akumulatorów, takie jak akumulator cynkowo-powietrzny.
Myślę, że samochód elektryczny ma przyszłość!
Przyszłość latania?
Według
Airbusa Superjumbo A380 jest „samolotem o wysokiej efektywności zużycia
paliwa”.
W rzeczywistości pali zaledwie 12% mniej paliwa na pasażera
niż Boeing 747.
Airbus A380.
Boeing
ogłosił podobne rewelacje: nowy 747–8 Intercontinental, obtrąbiony jako
przyjazny planecie, ma (według reklamy Boeinga) zaledwie 15% niższe
zużycie paliwa niż 747–400.
Istnieje wolne tempo postępu
technologicznego (w kontraście do postępu w motoryzacji, gdzie przełomy
technologiczne przynoszą dwukrotną, a nawet trzykrotną poprawę
efektywności). Samoloty wznoszą się w powietrze, walcząc z podstawowymi
prawami fizyki. Każdy samolot, niezależnie od rozmiaru, musi zużywać 0,4
kWh na tonokilometr, by przemieszczać się w powietrzu. Efektywność
samolotów i tak została już fantastycznie zoptymalizowana. Nie ma
widoków na znaczącą poprawę w tym zakresie.
Jakiś czas temu
sądziłem, że rozwiązaniem problemu transportu długodystansowego byłby
powrót do tego, co było przed samolotami, czyli statków morskich. Potem
przeanalizowałem liczby. Smutna prawda jest taka, że statek zużywa
więcej energii na pasażerokilometr niż samolot. Queen Elisabeth 2 zużywa
4 razy więcej energii na pasażerokilometr niż samolot odrzutowy. No
dobrze, to statek luksusowy, co z wolniejszym liniowcem klasy
turystycznej? W latach 1952–1968 tanim sposobem przedostania się przez
Atlantyk była podróż jednym z dwóch holenderskich liniowców, zwanych
„Tanimi Bliźniakami” – Maasdamem lub Rijndamem. Pływały z prędkością
16,5 węzłów (30,5 km/h), tak więc podróż z Wielkiej Brytanii do Nowego
Jorku zabierała 8 dni. Jeżeli wiozły komplet pasażerów, czyli 893 osób,
zużycie energii wynosiło 103 kWh na 100 pkm. Przy średnim zapełnieniu
rzędu 85% zużycie energii wynosiło 121 kWh na 100 pkm – ponad dwa razy
więcej niż w przypadku samolotu odrzutowego. Oddając statkom
sprawiedliwość, energię zużywają nie tylko na transport, ale też na
ogrzewanie, gorącą wodę, światło i rozrywki dla załogi i pasażerów, w
dodatku przez szereg dni. Niestety, energia zaoszczędzona w domu (bo
zużyta na statku) jest niczym w porównaniu z konsumpcją energii na
liniowcu, która, w przypadku Queen Elisabeth 2, wynosi jakieś 3 000 kWh
na osobę dziennie.
TSS Rijndam.
Ze
smutkiem stwierdzam, że statki pasażerskie nie konsumują mniej energii niż
samoloty. Skoro jednak szukamy możliwości podróżowania na długich
dystansach bez wykorzystania paliw kopalnych, ciekawą opcją mogą być
statki z napędem atomowym.
A co z transportem towarowym?
Międzynarodowy
towarowy transport morski zaskakująco efektywnie wykorzystuje paliwa
kopalne. Odejście od paliw kopalnych w transporcie drogowym jest więc
większym priorytetem niż odejście od paliw kopalnych w transporcie
morskim. Tak, ale paliwa kopalne są zasobem nieodnawialnym i statki,
koniec końców, będą musiały pływać dzięki innemu paliwu. Rozwiązaniem
mogą być biopaliwa. Kolejnym może być energia jądrowa. Pierwszym
statkiem towarowo- pasażerskim zasilanym energią jądrową był NS
Savannah, zwodowany w 1962 jako element inicjatywy prezydenta Dwighta D.
Eisenhowera „Atom dla pokoju”.
NS Savannah, pierwszy handlowy statek towarowy o napędzie nuklearnym, przepływający pod Golden Gate Bridge w 1962.
Lodołamacz o napędzie nuklearnym Jamał z setką turystów na pokładzie płynie na biegun północny (2001). Fot. Wofratz.
Zasilany
74-megawatowym reaktorem jądrowym, wprawiającym w ruch 15-megawatowy
silnik Savannah pływał z prędkością eksploatacyjną 21 węzłów (39 km/h),
zabierał 60 pasażerów i 14 000 ton ładunku. Oznacza to koszt
transportowy w wysokości 0,14 kWh na tonokilometr. Statek mógł
przepłynąć 500 000 km bez pobrania paliwa. Pływa już wiele okrętów
jądrowych zarówno wojskowych, jak i cywilnych. Na przykład Rosja
dysponuje dziesięcioma lodołamaczami o napędzie nuklearnym, z czego
siedem jest wciąż na chodzie. Na fotografii powyżej pokazałem lodołamacz o
napędzie jądrowym Jamał, wyposażony w dwa 171-megawatowe reaktory oraz
silniki o mocy 55 MW.
„Chwileczkę! Nie wspomniał pan o lewitacji magnetycznej”
Niemiecka
firma Transrapid, która zbudowała kolej magnetyczną w chińskim
Szanghaju, twierdzi: „Superszybki system kolei magnetycznej
Transrapid nie ma sobie równych w kategoriach redukcji hałasu, niskiego
zużycia energii i użytkowania przestrzeni. Innowacyjny transport bez
kontaktu z podłożem oferuje mobilność bez obciążania środowiska
naturalnego”.
Pociąg kolei magnetycznej na międzynarodowym lotnisku Pudong w
Shanghaju: „jadący bez kół, lecący bez skrzydeł”. Fot. Alex Needham
Lewitacja magnetyczna (maglev)
to jedna z wielu technologii podawanych jako dobry przykład w
dyskusjach na tematy energetyczne. Tymczasem w zakresie zużycia energii,
w porównaniu z innymi pociągami dużej prędkości Transrapid nie wypada
aż tak korzystnie:
Zużycie energii przez Pociągi dużej prędkości przy prędkości 200 km/h
Transrapid 2,2 kWh na 100 pasażerokilometrów (jeśli pełny)
ICE 2,9 kWh na 100 pasażerokilometrów (jeśli pełny)
Koszt energetyczny na podróżnego: 100 km w samochodzie (jedzie
tylko kierowca) i 100 km w elektrycznym pociągu dużej prędkości
(wszystkie miejsca są zajęte).
Oto główne powody, dla których
kolej magnetyczna wypadła nieco lepiej niż ICE: silnik z napędem
magnetycznym ma wysoką sprawność; sam pociąg jest lekki, bo większa
część systemu napędowego znajduje się w torowisku; zabiera większą
liczbę pasażerów, bo nie potrzebuje miejsca na silniki. Nie bez
znaczenia jest fakt, że to dane ze strony producenta magleva. Muszą wskazywać, że kolej magnetyczna jest lepsza!
Co ciekawe, ci którzy widzieli Transrapid w Szanghaju, twierdzą, że przy pełnej prędkości jest „równie cichy jak odrzutowiec”.
