Затраты на производство нового топлива в целом значительно превышают затраты на виды топлива, получаемые из нефти

1.  затраты на производство нового топлива в целом значительно превышают затраты на виды топлива, получаемые из нефти

Пример:

Водород в настоящее время производится в основном методом электролиза (разложение воды под действием постоянного тока), что требует высоких энергозатрат. Для того чтобы водород можно было практически использовать, его необходимо сжать до жидкой фазы, что предполагает дополнительные затраты энергии.

2.  более низкая энергетическая ценность нового топлива по сравнению с нефтью. Это означает потребность в больших объемах топлива, что вызывает увеличение массы транспортного средства и в конечном итоге - повышение расхода топлива. Так же из-за больших объемов, занимаемых баллонами, трудно использовать газообразные виды топлива для автомобилей.

Пример:

Теплотворная способность жидких видов топлива (энергетическая ценность)

Вид топлива	теплотворная способность/баррель
мазут	6 287 000
реактивное топливо (керосин)	5 670 000
автомобильный бензин	5 253 000
сжиженный природный газ	3 955 000
этанол	3 400 000
метанол	2 720 000
водород	1 300 000

Однако, проблемы использования новых видов топлива скорее экономические, чем технологические. Технически новые двигатели уже существуют и могут быть запущены в массовое производство при появлении нового топлива при доступном уровне цен. Однако введение нового топлива вызовет необходимость реорганизации системы хранения и транспортировки топлива.

Основная из причин возможного использования альтернативного топлива - понижение выбросов СО2 в атмосферу. Однако для конечной оценки влияния топлива на загрязнение атмосферы нужно просчитать всю цепочку, которую проходит топливо, от добычи сырья до потребления. Возможно, что в этом случае отрицательные результаты влияния нового топлива на экологию не окажутся меньше, чем у традиционного топлива.

3.1.4 Электротранспорт

Справка: В Европе (Евросоюзе) 75% в городских пассажирских перевозках приходится на личный автотранспорт, 1.5% - на велосипедный и только 1% на электротранспорт (трамваи, метро).

В настоящее время легкий рельсовый электротранспорт получает новое развитие во многих городах мира.

Во времена, когда баланс между использованием легкового автомобиля и общественного транспорта становится вопросом оживленных дискуссий о состоянии окружающей среды (потребление энергии и вредные выбросы), системы электротранспорта предлагают экономичное, популярное среди населения, привлекательное с точки зрения окружающей среды решение городских транспортных проблем.

В европейских городах есть хорошие примеры систем рельсового электротранспорта, функционирующих как на городских улицах, так и за их пределами: Амстердам, Гренобль и Гетебург, а также некоторые североамериканские города, например Ванкувер.

В Великобритании, волна интереса к рельсовому транспорту возникла в середине 80-х годов и примерами современной системы электротранспорта стали Манчестерское метро (открыто в 1992) и Шеффилдский Супертрам (1994).

В 1994 г были сданы в эксплуатацию еще две схемы электротранспорта: 27 километровая сеть трамвайных линий в Кройдоне (в составе южной трамвайной сети Лондона) и Западное Мидландское метро (19 км легкий рельсовый маршрут из Бирмингема до Вулверхамптона).

Общественный электротранспорт становится очень привлекательным не только из-за своей экологичности, но и за счет обеспечения пассажиров точной сервисной информацией в реальном времени.

Трамвайные станции оборудуются электронными информационными дисплеями, телефонами и видеокамерами обеспечения безопасности.

В некоторых городах, таких как Гетебург, Амстердам, Париж и Цюрих, трамваи являются частью крупномасштабной транспортной системы управления и системы контроля городского транспортного движения, что позволяет регулировать транспортные потоки и, в целом, снижать вредное воздействие транспортного движения на окружающую среду, органично дополняясь пешеходным и велосипедным движением.

Возможно обеспечивать совместную работу систем легкого рельсового и более тяжелого рельсового транспорта метро, как показывают примеры Амстердама и Осло.

В Амстердаме 17 хорошо организованных легких трамвайных маршрутов эксплуатируются на 130 км двойного пути, одновременно с маршрутом тяжелого трамвая Sneltram, открытого в 1990 году как часть плана городских властей снизить на 50% автодорожное транспортное движение. Sneltram использует, в свою очередь, тоннели метро.

В соответствии с оценкой затрат городских систем электротранспорта, опубликованной Лабораторией Транспортных Исследований Великобритании в 1990 году, лучшими европейскими примерами являются трамвайные линии Нанта, открытые в 1985 году и Гренобля, открытые в 1987 году. Системы метро Лиона, Марселя и Лилля имеют также хороший уровень развития.

Огромные затраты на компенсационные выплаты владельцам земли в городских центрах является основной причиной, которая заставляет прокладывать участки систем легкого рельсового транспорта под землей.

Поднятые над поверхностью земли на эстакады рельсовые пути, как например, лондонский легкий рельсовый Docklands стоят примерно половину от стоимости строительства подземных путей и в два-три раза дороже, чем на поверхности.

Манчестерский Metrоlink имеет участок протяженностью 28 км совмещенный с Британской железнодорожной пригородной линией и 3 км его нового пути проходит по улицам городского центра.

Огромные усилия были предприняты для развития транспортных информационных систем в Европе под эгидой Европейской Комиссии. Программа DRIVE II (Dedicated Roadside Infrustructure for Vehicle Savety - Придорожная Инфраструктура для Безопасности Транспортных средств), нацелена на развитие современной транспортной телематики. Одним из аспектов этой программы является подпрограмма PROMPT (Priority and Information in Public Transport - Приоритетность и Информация на Общественном Транспорте), которая нацелена на технологии, отдающие приоритет общественному транспорту.

Одной из таких технологий является следующая:

Общественному транспорту отдается приоритет при разъездах на пересечениях путем применения устройств на основе ультракрасного излучения в транспортных средствах и индуцированных контуров в ведущем вагоне трамвая для переключения сигналов светофоров. Системы, подобные этой работают быстрее, надежнее и пунктуальнее, позволяя общественному транспорту конкурировать с легковым автомобилем и повысить статус электротранспорта как части экономичной, интегрированной транспортной сети, снижая стресс на окружающую среду.

Электромобили

Определение

Электромобиль - автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями, которые питаются от аккумуляторных батарей.

Электромобили могут стать наиболее чистым альтернативным видом дорожного транспорта, если основная задача - улучшение качества воздуха, снижение перегруженности дорог или уменьшение шума.

Главная проблема - поиск эффективного способа запасать энергию. Огромные усилия прилагаются для разработки эффективных батарей, которые бы имели приемлемый вес. Аккумуляторы лучших моделей рассчитаны на 160-240 км пути, после чего должны быть перезаряжены. Перезарядка требует значительного времени, порядка 5-12 часов. Ведутся эксперименты по применению в качестве аккумуляторных батарей конденсаторов большой емкости. Конденсаторы имеют, по крайней мере, два преимущества перед обычными аккумуляторами: практически мгновенная зарядка и малый вес.

На сегодняшний день произведено множество прототипов электромобилей, но ни один из них не был выпущен в массовое производство. Коммерческий интерес к ним будет ограничен до тех пор, пока развитие двигателей внутреннего сгорания приносит результаты в уменьшении их эмиссии и пока ископаемые виды топлива доступны по цене.

Но даже если электротранспорт имеет нулевую эмиссию при эксплуатации, энергия для их зарядки и эксплуатации производится на электростанциях, большинство из которых небезопасны для окружающей среды. На долю электростанций в загрязнении воздуха приходится почти полностью остальные 49%.

  3.1.5 Гибридные комбинации

В настоящее ведутся работы по созданию транспортных средств с гибридной комбинацией двигателей. То есть на одном транспортном средстве используются два разных типа двигателя.

Широкое распространение получила гибридная комбинация двигатель внутреннего сгорания - электродвигатель. Для поездок по центру города в час пик применяется электродвигатель, не имеющий эмиссии, а вне города - обычный бензиновый.

Большую перспективу имеет следующий метод. Бензиновый двигатель работает в постоянном режиме, заряжая батареи. При этом транспортное средство движется, используя электродвигатель.

Преимущества:

·   Значительное уменьшение эмиссии за счет постоянного режима работы двигателя внутреннего сгорания,

·   Упрощение механической схемы - не нужна механическая трансмиссия и коробка передач, что снижает общий шум транспортного средства.

Недостатки:

·   Большая дополнительная масса (генератор + батареи + электродвигатель),

·   Увеличение общего шума от работающих генератора и электродвигателя.

Пример

В системе общественного транспорта Стокгольма (Швеция) проходит испытания гибридный автобус с современным бензиновым двигателем и возможностью работы на этаноле, генератор, батареи весом 600 кг и электродвигатель.

3.1.6 Результаты сравнения видов топлива

Рассматривая эмиссию, чаще всего имеют в виду эмиссию от работы транспортного средства.

Полная эмиссия от использования различных видов топлива гораздо выше, если проследить всю технологическую цепочку от добычи минерального сырья и производства топлива, до его потребления.

ПОЛНАЯ ЭМИССИЯ = эмиссия добычи + эмиссия переработки + эмиссия распределения + эмиссия потребления

Исследования, проведенные корпорацией Volvo в 1991 году позволяют наиболее полно оценить эмиссию от использования различных видов топлива. Расчеты приведены для одной и той же марки автомобиля Volvo 740 GL.

ПОЛНАЯ ЭМИССИЯ ( добыча + переработка + распределение + потребление) в граммах на 1 км пути при использовании автомобиля Volvo 740 GL Вид топлива	Дизель-ное топливо	Метанол	Бензин	Электри-чество	Электри-чество	Этанол
Источник получения	Сырая нефть	Природный газ	Сырая нефть	Энергия воды	Сжигание нефтяного конденсата	Гидролиз биомассы
CO	0.53	0.91	1.03	0	0.11	1.09
NOx	1.21	0.36	0.57	0	0.55	1.04
Тв. частицы	0.11	0.01	0.03	-	1.32	0.45
SOx	0.38	0.09	0.35	-	1.32	0.45
CO2	219	240	246	0	226	180
CH4	0.13	0.33	0.16		0.14	0.12
N2O	0.06	0.06	0.06	0	0.04	0.06
Всего углеводородов, CH	0.27	0.55	0.62	0	0.23	0.52
Всего газов, вызывающих “парниковый эффект”	239	263	266	0	240	200
Энергозатраты, кВт/час	0.79	0.973	0.923	0.375	0.27	1.772

По данным Volvo Car Corporation 1991

Несмотря на то, что более эффективные двигатели, а т.ж. использование каталитических конвертеров и систем впрыска топлива несколько уменьшают токсичные выбросы, общее количество выбросов от автотранспорта продолжает создавать проблемы в крупных городах.

Пример

План системы строгого контроля за выбросами, который принят к реализации в Южной Калифорнии в 1989 году предусматривает постепенную ликвидацию автомобилей на бензиновом топливе к 2010 году. Их место должны будут занять новая система общественного транспорта и электромобили.

Предполагается уменьшение загрязнения воздуха за счет совершенствования технологий двигателей и использование альтернативных видов топлива (метанол и пропан).

3.2 Организационные меры

Пример

Историческая справка:

В 1970х годах произошло резкое повышение мировых цен на все виды топлива. Ситуация была настолько серьезной, что повлекла за собой экономическую депрессию. Все Западные страны искали пути выхода из энергетического кризиса. Франция развивала ядерную энергетику, тогда как многие другие страны планировали вновь вернуться к использованию минерального угля, огромные запасы которого находятся в США, Австралии и Южной Америке. Президент США Джимми Картер запустил программу по использованию синтетического топлива, получаемого при перегонке угля и горючих сланцев. Эти планы требовали огромных затрат и вели к интенсивному загрязнению атмосферы.

К концу 80-х экономия топлива уже не была больше такой актуальной задачей, как в 70-е годы.

Большие автомобили, джипы и полноприводные машины вновь стали популярны. Национальные требования эффективности использования горючего для новых автомобилей стали менее строгими.

Но при этом основные производители автомобилей наряду с мощными моделями выпустили и прототипы высокоэффективных автомашин, созданных с учетом экологического аспекта. Они использовали следующие известные технологии:

·   турбокомпрессор, использующий избыточную энергию для повышения производительности двигателя

·   усовершенствованные дизельные двигатели

·   обтекаемый аэродинамический дизайн корпуса

·   широкое использование различных полимеров и легких материалов для уменьшения массы автомобиля

Некоторые из этих прототипов достигли эффективности использование топлива 2.4 литра на 100 км пути при движении по автомагистрали (т.е. с равномерной скоростью). Эти модели так и не стали популярными из-за ориентации рынка в сторону мощных полноприводных автомашин с большим салоном.

Однако, рост плотности транспортного потока и общее увеличение количества транспортных средств в городах, активизация движения в защиту окружающей среды и общественное мнение наращивают спрос на рынке на экономичные и экологичные транспортные средства.

Усилий только автомобилестроительной отрасли недостаточно и большую роль для снижения воздействия транспорта играют меры по управлению движением с помощью политических и экономических мер воздействия.

3.2.1 Управление движением

Существуют два основных способа организовать равномерное транспортное движение с помощью политико-экономических мер:

1.  Система дорожных пошлин. Эта система предполагает пропускную схему с делением на зоны с дифференцированной оплатой в зависимости от времени и маршрута поездок. В час пик и в центре города размер дорожной пошлины устанавливается выше, чем в межпиковые часы. Естественное желание пользователя сэкономить заставляет его перенести поездку с пикового времени на непиковое, а то и вовсе отказаться от поездки на личном автомобиле и воспользоваться общественным транспортом. Загруженность дороги становится более равномерной по времени суток и, таким образом, достигается регулирование перегруженности дорог и снижение концентрации вредных выбросов.

2.  Система HOV (High occupancy vehicles - транспортные средства с повышенной загрузкой) Этот метод означает, что преимущество в движении получает автомобиль, имеющий не менее двух пассажиров + водитель.

Обычно для движения автомобилей HOV выделяется специальные полосы, остающиеся относительно свободными даже в часы пик.

Пример

В штате Луизиана (США) был проведен эксперимент по использованию системы HOV.

Результаты показали, как изменяется эмиссия:

Загрязнители	Базовые выбросы,тонн в год	Рассчитанное изменение выбросов,тонн в год
Углеводороды	3.447	+4.10
Окислы азота	4.933	-7.36

Таблица 2. Расчеты по уменьшению выбросов в результате применения HOV (Louisiana, USA)

Из-за предоставления транспортным средствам HOV выделенной полосы, средняя скорость на других полосах упала. Это объясняет увеличение выброса углеводородов и уменьшение выброса окислов азота (см Диаграмму 3).

Таким образом, при дорожном планировании и управлении необходимо учитывать все факторы, влияющие на окружающую среду. В противном случае меры, направленные на улучшение ситуации, могут значительно усугубить ее.

Заключение

Управление загрязнением воздушной среды зависит от трех основных факторов:

1.   Состояния самого транспортного средства, жесткого контроля за соответствие нормативам охраны окружающей среды.

2.   Разумного планирования транспортных потоков и управления движением в районах с повышенной плотностью автотранспортных средств.

3.   Государственных программ по развитию экологических транспортных средств.

Американская Ассоциация государственных шоссейных дорог и перевозок (AASHTO) сделала прогноз развития автомобильных перевозок в США на ближайшие 10 лет:

·   Магистральные автоперевозки будут продолжать доминировать в грузовых и пассажирских перевозках в США

·   Из-за отсутствие более экологичных видов топлива и двигателей, защита воздушной среды требует:

а) увеличения роли общественного транспорта

б) ужесточения ограничений на использование автотранспорта в городских районах

·   Будет улучшено взаимодействие между различными видами транспорта

·   Будут развиваться транзитные и смешанные перевозки

·   Будет более ответственно выполняться планирование перевозок на всех государственных уровнях США

·   Большинство затрат на финансирование проектов защиты окружающей среды будут переведены в ведение отдельных штатов и местных органов власти