7. Analiza wskaźników ekologicznych i zużycia paliwa autobusów miejskich
7.6. Zużycie paliwa obliczone na podstawie badań drogowych
Jedne z największych kosztów w przedsiębiorstwach komunikacyjnych, które obsługują autobusy miejskie, związane są z zakupem, obsługą i eksploatacją rozpatrywanej grupy pojazdów. Istotne znaczenie mają nakłady ponoszone na paliwo.
Zmniejszenie zużycia paliwa nawet o niewielką wartość w przeliczeniu np. na 100 km, przy taborze składającym się z dużej liczby autobusów, w bilansie ekonomicznym przynosi znaczne oszczędności. W związku z tym w procedurach przetargowych uwzględniane są wskaźniki zużycia paliwa obliczone dla różnych warunków eksploatacji – często są to testy jezdne SORT, szczególnie test nr 2. Ponadto, w celu zmniejszenia wydatków eksploatacyjnych, kierowcy zatrudnieni w przedsiębiorstwach komunikacyjnych często są doszkalani w zakresie techniki jazdy (eco-drivingu). Oprócz aspektu ekonomicznego, unowocześnianie i efektywniejsza eksploatacja taboru, przyczynia się do poprawy stanu środowiska w aglomeracjach miejskich, szczególnie w centrach miast.
Uzupełnieniem przeprowadzonych do tej pory rozważań jest ocena zużycia paliwa obiektów badawczych w rozpatrywanych testach pomiarowych. W celu określenia konkretnych wartości wykorzystano metodę bilansu węgla, uwzględniającą wyniki emisji drogowej składników szkodliwych spalin. Pozwala to bardzo dokładnie obliczyć objętość zużytego paliwa odniesioną do określonego dystansu (100 km). Możliwe jest także wykorzystanie danych z pokładowego systemu diagnostycznego lub sposobu związanego z litrażowaniem, jednak te rozwiązania obarczone są pewnymi błędami.
Dla sprężonego gazu ziemnego obliczenia wykonuje się zgodnie z zapisem, przy czym wyznaczane zużycie paliwa wyrażone jest w m3/100 km:
)]
Do obliczeń zgodnych z wzorami (7.2) i (7.3) wykorzystano dane dotyczące emisji drogowej CO i THC uzyskane w badaniach przedstawionych w rozdz. 6. Ponadto
119 konieczne było wyznaczenie emisji drogowej CO2 z pomiarów w testach jezdnych SORT, na trasach badawczych, a także linii miejskiej. Zestawienie otrzymanych wartości przedstawiono na rys. 7.26. Emisja drogowa CO2 zależy w znacznym stopniu od zużycia paliwa, a więc zapotrzebowania energetycznego pojazdu do pokonania określonej trasy. W związku z tym, na uzyskane wyniki bezpośredni wpływ miały warunki występujące podczas eksploatacji autobusów. Największe wartości uzyskano w teście SORT 1 oraz na trasie badawczej nr 1, które dotyczą eksploatacji w ścisłym centrum aglomeracji miejskiej. Spośród analizowanych obiektów badawczych, największa emisja drogowa rozpatrywanego związku szkodliwego rejestrowana była dla autobusu zasilanego sprężonym gazem ziemnym, natomiast najmniejsza podczas badań rozwiązania hybrydowego.
Rys. 7.26. Emisja drogowa CO2 autobusów miejskich wyznaczona na podstawie pomiarów w warunkach drogowych
Zestawienie otrzymanych wartości przebiegowego zużycie paliwa wskazuje, że spośród pojazdów zasilanych olejem napędowym, najmniejsze wartości osiągnięto dla autobusu wyposażonego w napęd hybrydowy (rys. 7.27). Wykorzystanie możliwości silników elektrycznych i układów magazynowania energii przyczyniło się do uzyskania dużej efektywności rozwiązania, mimo zastosowania silnika o najmniejszej mocy znamionowej. Szczególnie widoczne to było na trasach nr 1, 3 oraz na linii miejskiej, gdzie w odniesieniu do rozwiązania konwencjonalnego różnice wyniosły, odpowiednio, 10,5%, 12,6% oraz 12,8%. We wszystkich rozpatrywanych testach przebiegowe zużycie paliwa średnio było mniejsze dla pojazdu hybrydowego o 9,5%. Na podstawie otrzymanych wyników z obliczeń przeprowadzonych dla autobusu zasilanego sprężonym gazem ziemnym można stwierdzić, że w kolejnych znormalizowanych testach SORT oraz na trasach badawczych zapotrzebowanie na paliwo malało. Podobne trendy uzyskano dla pierwszego i trzeciego obiektu badawczego. Ponadto wyznaczone wielkości są zbieżne z tendencjami, które wystąpiły w zakresie emisji drogowej CO2, ze względu na istotny udział tego czynnika w bilansie węgla.
Przeprowadzone analizy badań wykonanych w warunkach drogowych, mogą być wykorzystywane do oceny eksploatacyjnych wskaźników ekonomicznych autobusów
120 Rys. 7.27. Przebiegowe zużycie paliwa wyznaczone metodą bilansu węgla na podstawie pomiarów
w warunkach drogowych
miejskich. Koszty ponoszone bezpośrednio na transport osób lub ładunków stanowią w przedsiębiorstwach komunikacyjnych precyzyjnie wyznaczone wartości związane z konkretnym procesem (w danym czasie oraz warunkach) i kwalifikowane są jako koszty transportu [6]. Wśród wydatków eksploatacyjnych istotne znaczenie mają koszty paliwa, na którego ostateczną cenę wpływa bardzo wiele czynników; są to np.:
lokalizacja, wielkość zamówień, jakość towaru, specyfikacja umowy między dostawcą a odbiorcą, opłata paliwowa, podatek VAT, marża, akcyza, parytet, a także koszty produkcji. Udział poszczególnych składników jest bardzo różny i zmienia się w zależności od wielu czynników m.in. aktualnego stanu aktów prawnych, sytuacji ekonomicznej, a nawet politycznej państw, kursów walut, strategii cenowej hurtowni oraz sprzedawców detalicznych itp. [68].
W celu wskazania najbardziej ekonomicznego rozwiązania wśród wszystkich badanych obiektów, wykonano symulację dotyczącą kosztów zużycia paliwa przez poszczególne pojazdy podczas badań na linii miejskiej (rys. 7.28). Jednoznaczne wskazanie cen paliw uśrednionych dla pewnego okresu czasu jest bardzo trudne, co
Rys. 7.28. Porównanie kosztów przejechania 100 km w warunkach eksploatacji obejmujących badania na linii miejskiej (w nawiasie wyrażono względny koszt zużycia paliwa)
121 wynika z wcześniej przytoczonych czynników. W związku z tym przyjęto średnią cenę 1 dm3 ON i 1 m3 CNG w aglomeracji poznańskiej z pierwszego tygodnia sierpnia 2015 r., które wyniosły odpowiednio: 4,56 zł oraz 3,29 zł [96, 99]. Zestawienie kosztów wskazuje, że najtańsza jest eksploatacja autobusu zasilanego paliwem alternatywnym.
Zbliżony wynik uzyskał pojazd z napędem hybrydowym, natomiast największy koszt osiągnęło rozwiązanie konwencjonalne. W porównaniu względnym, przyjmując jako 100% wartość obliczoną dla obiektu oznaczonego ON, różnice dla kolejnych autobusów wyniosły 13,5% oraz 15,6%.
Zgodnie z założeniami pracy [19] średnioroczny przebieg osiemnastometrowego autobusu miejskiego wynosi w przybliżeniu 75 000 km (z uwzględnieniem obciążeń linii występujących w dni robocze, soboty i święta). W uproszczonym bilansie ekonomicznym, przy tak znaczących dystansach i wyznaczonych różnicach kosztów paliwa, zdecydowanie opłacalne staje się odejście od konwencjonalnych napędów z silnikami spalinowymi ZS i zastąpienie taboru pojazdów rozwiązaniami hybrydowymi oraz wykorzystującymi do zasilania sprężony gaz ziemny. Jednak w pełnym bilansie ekonomicznym należy uwzględnić inne czynniki, związane np.: z obsługą, konserwacją i przeglądami technicznymi, dostosowaniem infrastruktury (stacje tankownia CNG, stacje ładowania akumulatorów), długoterminowymi zmianami cen paliw, a przede wszystkim zakupem samych pojazdów – obecnie autobusy konwencjonalne są w przybliżeniu tańsze o 35% w porównaniu do rozwiązań alternatywnych (przy zachowaniu kryteriów podobnej funkcjonalności).
122