Dostarczamy HUMANistycznych inspiracji - ZNAJDŹ NAS NA FACEBOOKU! Albo od razu polub
Ekologiczna jazda bez ograniczeń

Ekologiczna jazda bez ograniczeń

Humanmag

Nowoczesny silnik samochodowy wytwarza o 28% mniej dwutlenku węgla niż jego poprzednicy sprzed 20 lat. Nowoczesne technologie związane z produkcją ekologicznych napędów i akcesoriów do aut to jednak nie jedyne rozwiązania zmniejszające zużycie paliwa oraz emisję spalin. Równie dużo dzieje się np. w kwestii nawierzchni drogowych. Pozostaje pytanie, czy jesteśmy gotowi ponieść dodatkowe koszty związane z wdrożeniem tych technologii?

Radosław Zieniewicz
Poniedziałek, 24 Października 2016

  • Skomentuj

Rodzimy, jak i światowy przemysł samochodowy jest świadom, że stajemy przed faktem kurczenia się naturalnych zasobów paliw. Dlatego też coraz więcej producentów aut stawia na alternatywne rozwiązania napędów, które stają się coraz bardziej oszczędne i tym samym przyjazne dla środowiska. W ostatnich latach możemy zaobserwować, że drastycznie spada emisja dwutlenku węgla produkowanego przez nowe samochody. Czy samochody zakupione przez polskich kierowców też są bardziej ekologiczne?

„Cichy zabójca” na drogach

Nasze polskie drogi, z roku na rok stają się coraz bardziej bezpiecznie. Zgodnie z danymi opublikowanymi na stronie internetowej Komendy Głównej Policji w 2015 roku w wypadkach drogowych zginęło 2904 osoby. To o 298 mniej ofiar śmiertelnych niż w 2014 roku. O ile sytuacja na polskich drogach się poprawia, to nie można tego samego powiedzieć o jakości powietrza. Tak, to nie wypadki samochodowe przyczyniają się do największej liczby zgonów, ale... spaliny. To one zasługują na miano „cichego zabójcy” polskich dróg. Zgodnie z informacjami podawanymi przez członków Stowarzyszenia „Krakowski Alarm Smogowy”, transport samochodowy odpowiada za ok. 10% misji zanieczyszczeń powietrza, co przekłada się na ok. 4 tys. przedwczesnych zgonów spowodowanych emisją tlenku azotu, pyłów zawieszonych i benzoapirenu. Oprócz tego samochody produkują także tlenki węgla i siarki oraz węglowodory. Z rur wydechowych pochodzi ok. 32% tlenku azotu, ponad 5,5% benzoapirenu oraz ok. 9% pyłów PM10 i 13% pyłów PM2,5. I należy podkreślić, że są to wartości uśrednione. Co oznacza, że w dużych aglomeracjach miejskich oraz przy głównych drogach szybkiego ruchu czy autostradach skoncentrowane stężenie zanieczyszczeń powietrza jest ponad 3 razy większe niż wskazują średnie statystyczne. Jak te zanieczyszczenia wpływają na nasze zdrowie? Tlenki azotu wydobywające się z rur wydechowych samochodów mają właściwości rakotwórcze. Wdychane uszkadzają płuca, co więcej ograniczają zdolność krwi do przenoszenia tlenu oraz powodują spadek naszej odporności. Niestety tlenki azotu w reakcji z innymi substancjami zawartymi w powietrzu tworzą tzw. ozon troposferyczny (zły ozon). Upośledza on funkcje płuc, nasila objawy zapalenia oskrzeli i rozedmy, sprzyja występowaniu ataków astmatycznych. Z kolei pyły zawieszone mogą przyczyniać się do chorób układu krążenia i płuc, zawału serca, zaburzenia rytmu serca i nowotworów. Dlaczego samochody poruszające się po naszych drogach emitują tak dużo zanieczyszczeń?

Samochody z tradycyjnym napędem spalinowym emitują spaliny, które są szkodliwe nie tylko dla środowiska, ale też dla naszego zdrowia / fot. Ruben de Rijcke
Samochody z tradycyjnym napędem spalinowym emitują spaliny, które są szkodliwe nie tylko dla środowiska, ale też dla naszego zdrowia / fot. Ruben de Rijcke

Stare, ale jare?

Polacy chcą jeździć ekonomiczne, tylko że kosztem ekologii, a nawet i własnego zdrowia. Gdy myślimy o zakupie samochodu, w pierwszej kolejności zastanawiamy się nad jego ceną oraz ile zaoszczędzimy na paliwie. Na drugi plan schodzą kwestie związane z wiekiem auta oraz czy wykorzystuje on technologie przyjazne naturalnemu środowisku. Potwierdza to raport opublikowany przez Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego pt. „Branża Motoryzacyjna Raport 2016”. Można się z niego dowiedzieć, że ciągle rośnie średni wiek samochodów osobowych, nabywanych i rejestrowanych w Polsce. Samochody mające od pięciu do dziesięciu lat stanowiły 21,7% aut zarejestrowanych w 2015 roku. Co gorsza, auta liczące od 11 do 20 lat stanowiły ponad połowę rejestracji, czyli 56%. Najstarsze, bo ponad 20-letnie zarejestrowało 12% użytkowników. Samochody osobowe do 4 lat zarejestrowało tylko 10% osób, co daje marne 1562,6 tys. nowych aut. Skąd nabywamy najstarsze samochody? Oczywiście z importu. Niestety konsekwencje związane z utrzymaniem przestarzałych technologicznie samochodów ponoszą nie tylko ich właściciele (częste naprawy, coroczne przeglądy), ale też i nasze społeczeństwo. Stare samochody są bardziej zawodne, przez co zagrażają naszemu życiu na drogach. Niestety auta te są też po prostu nieekologiczne, zastosowane w nich przestarzałe technologie oraz rozregulowane silniki przyczyniają się do zwiększonej emisji spalin, które zagrażają naszemu życiu.

Akumulatory najnowszej generacji można już naładować w ciągu 75 minut co sprawia, że samochody elektryczne stają się w pełni użytkowym i komfortowym środkiem transportu. / fot. Tesla
Akumulatory najnowszej generacji można już naładować w ciągu 75 minut co sprawia, że samochody elektryczne stają się w pełni użytkowym i komfortowym środkiem transportu. / fot. Tesla

Jazda kosztem ekologii

Zakup starszych samochodów w logiczny sposób prowadzi do wyboru paliwożernych technologii i silników dieslowych oraz benzynowych, wytwarzających dodatkowe spaliny. Jak wynika z raportu. „Branża Motoryzacyjna Raport 2016”, aż 45% aut osobowych poruszających się po Polskich drogach w 2015 roku napędzane jest paliwem benzynowym. Na auta z najmniej ekologicznymi silnikami dieslowymi przypadło 38%, na LPG tylko 16%. Niestety najgorzej w Polsce wypadają samochody napędzane ekologicznymi silnikami hybrydowymi czy też eklektycznymi, które znalazły się w 1% parku aktualizowanych aut osobowych. Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego zaobserwował rosnący popyt na hybrydy, gdyż liczba rejestracji (w 2015 roku) tych samochodów przekroczyła 5,4 tys. sztuk i była ona o 40,4% większa niż w 2014 roku. Oddzielnie podawane dane dotyczące segmentu hybrydy plug-in, czyli pojazdami z sinikiem spalinowym i elektrycznym ładowanych prosto z gniazdka są także pozytywne. Hybrydy PHEV (Plug-In Hybrid Elecric Vehiles) zanotowały 120,9% przyrost liczby rejestracji, do 190 sztuk. W przeciwieństwie do sukcesu napędu hybrydowego, nie jest ciągle popularny napęd elektryczny. Liczba rejestracji modeli czerpiących prąd wyłącznie z akumulatorów wzrosła co prawda o 25,5%, do 69 sztuk. Mimo tych pozytywnych informacji o wzrostach, nie trudno oprzeć się wrażeniu, że są to niechlubnie mówiąc, niewielkie liczby w porównaniu z ilością rejestrowanych samochodów z tradycyjnymi silnikami. Tym bardziej potrzebujemy więcej innowacji w przemyśle samochodowym, które uczynią auta nie tylko bardziej ekologicznymi, ale też tańszymi w zakupie i eksploatacji.

Maszyna bieżna z bębnem1,7 m do badania opon do samochodów osobowych. / fot. Politechnika Gdańska
Maszyna bieżna z bębnem1,7 m do badania opon do samochodów osobowych. / fot. Politechnika Gdańska

Hybrydowe innowacje niezbędne jak powietrze?

Ostatnim technologicznym hitem wśród ekologicznych aut są hybrydy. Z tym, że rozróżniamy kilka odmian technologii hybrydowych stosowanych w autach. Generalnie silniki hybrydowe wyposażone są w dwa współpracujące ze sobą silniki – najczęściej elektryczny i spalinowy. Założeniem tego typu rozwiązania jest ograniczenie zużycia paliwa i emisji szkodliwych substancji do atmosfery. I rzeczywiście samochody hybrydowe ograniczyły spalanie paliwa nawet do ponad 3,5 l/100 km. Jak zatem wykorzystywany jest silnik elektryczny w tego typu autach?

W „zwykłej” hybrydzie energia niezbędna do naładowania akumulatora pozyskiwana jest w czasie hamowania, poprzez przetworzenie energii kinetycznej na energię elektryczną. Ta ostatnia wspomaga pojazd przy ruszaniu lub postoju na czerwonych światłach, dzięki czemu silnik spalinowy zużywamy mniej paliwa i tym samym emituje mniejsze ilości spalin do atmosfery. W najnowszej generacji samochodów hybrydowych PHEV napęd elektryczny nie tylko wspomaga, ale także może przez określony czas zastąpić napęd spalinowy, dzięki czemu możemy przejechać coraz większe dystanse i przy tym samochód nie produkuje spalin. Wszystkie te technologie nie tylko obniżają poziom emisji szkodliwych substancji do atmosfery, ale też ograniczają zużycie paliwa i koszty eksploatacji. Niestety technologie hybrydowe nie możemy w pełni uznać ekologicznymi. Dlaczego? Warto przyjrzeć się procesom produkcyjnym oraz recyklingowi baterii, które wykorzystywane są w napędach hybrydowych. Nie mają one nic wspólnego z ochroną środowiska. Do pracy silnika hybrydowego wymagane są akumulatory o wysokiej wydajności. Te często produkowane są z niklu, którego wydobycie i przetworzenie wiąże się ze skażeniem środowiska naturalnego. Ponadto wielu ekologów nie uznających kompromisów podkreślając, że silniki hybrydowe nie są w pełni ekologiczne, gdyż nadal przyczyniają się do emisji zanieczyszczeń. Ich zdaniem „eko” samochód to taki, który podczas jazdy nie wytwarza żadnych szkodliwych spalin.

Przyczepa R2Mk2 do badania oporu toczenia opon. / fot. Politechnika Gdańska
Przyczepa R2Mk2 do badania oporu toczenia opon. / fot. Politechnika Gdańska

 

Elektryczna przyszłość motoryzacji

Samochody elektryczne rzeczywiście zasługują na miano „eko” samochodów. Wyróżniają się praktycznie zerową emisją dwutlenku węgla, czy trujących gazów. Co prawda wynik ten nie przedstawia się już tak korzystnie, gdy weźmiemy pod uwagę zanieczyszczenia powstałe przy produkcji energii elektrycznej, którą samochód jest ładowany. Jednak zalet jest o wiele więcej. Silnik elektryczny dysponuje pełnym momentem obrotowym od zerowej prędkości, dzięki czemu samochody elektryczne są w stanie rozwinąć prędkość 100 km/h w ciągu 2,5 s, co jest absolutnym rekordem światowym. Auta elektryczne są ciche i generują niewielkie wibracje. Dodatkowo silnik elektryczny może pełnić funkcję generatora energii elektrycznej poprzez ładowanie akumulatorów w trakcie hamowania. Samochody elektryczne sprawdzą się w zakorkowanych miastach, gdzie spaliny oraz hałas są coraz bardziej uciążliwe dla mieszkańców. Jednak to rozwiązanie ma też pewne wady, a precyzyjniej mówiąc ograniczenia. Chodzi tu o rodzaj i źródło energii, jakim jest zasilany silnik elektrycznego samochodu. Otóż samochody elektryczne nie tylko są zasilane prądem z akumulatorów, ale też ich źródłem zasilania może być też np. wodór. Jeżeli chodzi o samochody elektryczne zasilane bezpośrednio prądem magazynowanym w akumulatorach dużym wyzwaniem dla producentów był czas ładowania. Poprzednie generacje pojazdów elektrycznych do pełnego naładowania akumulatorów potrzebowały aż 8,5 godziny, co z użytkowego punktu widzenia było wielką wadą. Także zasięg, czyli ilość przejechanych kilometrów na w pełni naładowanych akumulatorach też nie był imponujący, gdyż wynosił ok. 160 km. W nowej generacji samochodów elektrycznych, akumulatory w pełni ładują się już w 75 minut na stacjach elektrycznych, a ładowanie w ciągu 30 minut pozwala na przejechanie 250 km. Co więcej, normalnie można je zasilać z domowego gniazdka elektrycznego, co oczywiście wydłuża czas ładowania, ale można w ten sposób uzupełniać braki energii elektrycznej przez okres noc, gdy śpimy. Dodatkowo zwiększył się zasięg nowych modeli samochodów eklektycznych – mogą one przejechać nawet ok. 507 km na jednym ładowaniu. Jeżeli chodzi o liczbę stacji elektrycznych przeznaczonych do ładowania samochodów elektrycznych to jest ich ok. 50, rozlokowanych w największych polskich miastach. Nie jest to na razie ilość zachęcająca do zakupu auta elektrycznego, szczególnie jak mieszkamy w mniejszych miejscowościach, ale „elektryczne tankowanie” jest na razie bezpłatne. Co gorsza, stacje te nie są kompatybilne ze wszystkimi modelami elektrycznych aut, gdyż nie wszystkie mają 1- czy 3-fazowe gniazda. Korzystając z nich nie naładujemy akumulatorów w ciągu 75 minut, gdyż czas ładowania uzależniony jest od mocy ładowania, a ta waha się od 7,4 do nawet 120 kw. Dlatego też rozwijane są alternatywne źródła mocy, zasilające silniki elektryczne np. wodorowe. Samochody elektryczne mogą być napędzane wodorem, który w przyrodzie występuje wszędzie – w wodzie, węglowodorach, biomasie. Oczywiście trzeba go jeszcze pozyskać i udostępnić w sprzedaży. Co ciekawe w Kalifornii działa już 20 takich wodorowych stacji, a kolejne 28 będzie otwartych do końca 2016 roku. Więc jest to przyszłość przemysłu motoryzacyjnego. Dlaczego? Samochody z wodorowymi ogniwami paliwowymi można „zatankować” w przeciągu 3 minut w przeciwieństwie do tych ładowanych elektrycznie. Na pełnym baku można przejechać nawet 700 km. Jak w skrócie działa samochód wodorowy? Dostarczamy do specjalnego ogniwa wodór ze zbiornika oraz tlen przez powietrzną sprężarkę. Dochodzi do reakcji chemicznej między wodorem i tlenem w rezultacie, której otrzymujemy prąd zasilający elektryczny silnik i akumulator. Jedynym produktem ubocznym jest tylko czysta woda, która przecież stanie się towarem deficytowym. Należy dodać, że zmniejszenie emisji spalin i zużycia paliwa zależy nie tylko od typu napędu ale też od jakości nawierzchni oraz opon samochodowych.

Ultrapody to elektryczne, komputerowo sterowane pojazdy zeroemisyjne, które zapewniają wygodny transport dla czterech osób, zastępują transport autobusowy w Londynie. / fot. Global PRT
Ultrapody to elektryczne, komputerowo sterowane pojazdy zeroemisyjne, które zapewniają wygodny transport dla czterech osób, zastępują transport autobusowy w Londynie. / fot. Global PRT

Zmniejszyć opór jazdy

Dowodem na to, że można obniżyć emisję spalin poprzez zastosowanie nowych technologii produkcji opon samochodowych i nawierzchni jest projekt LEO, realizowany wspólnie z NCBiR w ramach programu CORE przez naukowców z Wydziału Mechaniki Politechniki Gdańskiej. Właśnie kończą oni badania, których zastosowanie obniży opór powstający między oponami a nawierzchnią podczas jazdy samochodem. Kombinacja opon opracowanych specjalnie dla pojazdów elektrycznych (EV) i hybrydowych (HV), wraz z „cichymi” nawierzchniami drogowymi może znacznie zmniejszyć negatywny wpływ ruchu drogowego w warunkach miejskich. Taka ekologiczna synergia, łącząca bezemisyjne samochody z akcesoriami i drogami zmniejszającymi zużycie paliw jest przyszłością nie tylko przemysłu motoryzacyjnego, ale też i naszą. Dzięki tym rozwiązaniom nasze życie stanie się zdrowsze, a drogi bezpieczniejsze i czystsze.

Projekt LEO współfinansowany jest z funduszy norweskich. 

Fotografia na otwarciu: Tesla

W dniach 21-22 maja 2016 roku na targach Moto Show w Krakowie odbyła się premiera samochodu elektrycznego z wodorowym magazynem energii. Hydrocar Premier jest projektem zrealizowanym wspólnie przez Riot Technologies - firmę spin-off Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Wojskową Akademię Techniczną. / fot. Hydrocar Premier/AGH
W dniach 21-22 maja 2016 roku na targach Moto Show w Krakowie odbyła się premiera samochodu elektrycznego z wodorowym magazynem energii. Hydrocar Premier jest projektem zrealizowanym wspólnie przez Riot Technologies - firmę spin-off Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Wojskową Akademię Techniczną. / fot. Hydrocar Premier/AGH

REKOMENDOWANE DLA CIEBIE