Arkadiusz Jóźwiak
Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Logistyki, Instytut Logistyki
Łukasz Guciewski
Wojskowa Akademia Techniczna, Batalion Szkolny
WYBRANE ASPEKTY EKOLOGII W MIEJSKIM
TRANSPORCIE DROGOWYM
Rękopis dostarczono: marzec 2018
Streszczenie: W artykule przedstawiono wybrane aspekty ekologii w miejskim transporcie drogowym.
Przedstawiono główne źródła emisji smogu, jak również omówiono udział procentowy szkodliwych związków powstałych w wyniku użytkowania środków transportu drogowego. Scharakteryzowano normy emisji spalin w aspekcie pojazdów miejskich oraz opisano rodzaje jednostek napędowych autobusów miejskich. W ostatnim punkcie pracy przedstawiono koncepcję wymiany autobusów komunikacji miejskiej.
Słowa kluczowe: ekologia, normy Euro, autobus, transport publiczny, zanieczyszczenia.
1. WSTĘP
W ostatnich latach szczególną uwagę zwraca się w kierunku zagadnień związanych z ekologią i ochroną środowiska oraz czystością powietrza w dużych aglomeracjach i ich okolicach. Dzieje się tak za sprawą występującego smogu, w skład którego wchodzą zanieczyszczenia powietrza, do których zalicza się niebezpieczne dla zdrowia i życia ludzkiego związki chemiczne m. in. tlenki azotu, tlenki siarki oraz metale ciężkie, a także różnego rodzaju cząstki stałe o wielkości ok. 10 mikrometrów, oznaczane jako PM (ang.
particulate matters). W wymienionych powyżej obszarach duża część zanieczyszczeń
produkowana jest przez środki transportu, ze szczególnym uwzględnieniem tych, które zasilane są tradycyjnymi silnikami spalinowymi. Większość z nich to prywatne samochody osobowe, których użytkownicy nie korzystają ani z komunikacji miejskiej, ani też nie biorą udziału w tzw. „carpoolingu”. Co więcej, duża część prywatnych pojazdów jest przestarzała, przez co nie spełnia współczesnych norm emisji spalin bądź ich stan techniczny powoduje, że do atmosfery trafia większa ilość szkodliwych substancji.
Oprócz aspektów stricte związanych z ochroną zdrowia i środowiska naturalnego na kontrolę i ograniczenie emisji toksycznych substancji wpływają również czynniki ekonomiczne oraz polityczne. Polska jest członkiem Unii Europejskiej, związana jest do
przestrzegania regulacji i zmniejszenia produkcji szkodliwych związków, z naciskiem na dwutlenek węgla, będący bezpośrednim produktem spalania także w silnikach spalinowych. W związku z przedstawionymi powyżej czynnikami, w artykule postawiono następujący problem badawczy: czy możliwe jest zastąpienie autobusów miejskich niespełniających norm emisji spalin pojazdami niskoemisyjnymi, odpowiadającymi przynajmniej standardom Euro V i Euro VI?
Celem niniejszego artykułu jest analiza wybranych aspektów ekologii autobusów miejskich oraz przedstawienie koncepcji zastąpienia pojazdów z silnikami o zapłonie samoczynnym (ZS) autobusami zasilanymi źródłami alternatywnymi. Szczególną uwagę poświęcono aspektom ekologicznym przewozów osób z wykorzystaniem autobusów miejskich jako głównej alternatywy dla prywatnych samochodów w dużych aglomeracjach. W szczególności skupiono się na detalach związanych ze źródłami zasilania tych pojazdów jako czynnika wpływającego bezpośrednio na emisję substancji niebezpiecznych do środowiska. W pracy nad artykułem wykorzystano metody badawcze: analizę literatury przedmiotu (opartą m. in. na obowiązujących dokumentach normatywnych), modelowanie opisowe, które posłużyło do sformułowania i opisania zebranych informacji oraz syntezę, umożliwiającą opracowanie wniosków i podsumowanie rozważań.
2. PRZESŁANKI EKOLOGII W KOŁOWYM
TRANSPORCIE MIEJSKIM
Toksyczność składników spalin pojazdów zasilanych jednostkami konwencjonalnymi powoduje drastyczny spadek jakości powietrza. Dowodem na to jest występujące w dużych miastach oraz na ich obrzeżach zjawisko smogu. W jego skład wchodzą niebezpieczne dla zdrowia i życia ludzkiego związki chemiczne. Należy do nich zaliczyć m. in. tlenki azotu, tlenki siarki oraz metale ciężkie, a także różnego rodzaju cząstki stałe o wielkości ok. 10 mikrometrów. Podczas procesu spalania w silnikach powstaje również dwutlenek węgla, który nie jest trucizną ani nawet zanieczyszczeniem, niemniej jednak jego duże ilości wpływają negatywnie na środowisko naturalne i organizmy żywe. Do głównych źródeł smogu, zgodnie z danymi przedstawionymi przez Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami, należą gospodarstwa domowe, zakłady przemysłowe oraz środki transportu drogowego, przedstawione na rys. 1.
Przebieg procesu spalania w silnikach konwencjonalnych ma bezpośredni związek z powstawianiem określonych rodzajów zanieczyszczeń. Można go podzielić na dwa rodzaje, mianowicie na spalanie zupełne i niezupełne. W wyniku spalania zupełnego emitowany jest dwutlenek węgla, przyczyniający się do powstawania efektu cieplarnianego. Natomiast podczas spalania niezupełnego, w obecności wysokich temperatur, powstają tlenek węgla CO, węglowodory THC, tlenki azotu NOX oraz wspomniane wcześniej cząstki stałe PM [7]. Dodatkowo w trakcie pracy silników spalinowych powstają również związki ołowiu (PB) i tlenki siarki (SO2), niemniej jednak ich udział jest znikomy (poniżej trzech procent w całym zestawieniu). Udział wszystkich ww. toksyn przedstawiono na rys. 2.
Rys. 1. Główne źródła emisji smogu
Źródło: [15].
Rys. 2. Udział procentowy szkodliwych związków powstałych w wyniku użytkowania środków transportu drogowego
Źródło: [1].
W celu redukcji emisji ww. związków podejmowanych jest wiele działań, ukierunkowanych zarówno na szukanie alternatywnych źródeł zasilania pojazdów, jak również opracowanie odpowiednich dokumentów normatywnych wprowadzających ograniczenia emisyjne na zasilane silnikami spalinowymi środki transportu drogowego.
3. NORMY EMISJI SPALIN W ASPEKCIE AUTOBUSÓW
MIEJSKICH
Od wielu lat standardowym źródłem zasilania autobusów są silniki o zapłonie samoczynnym (diesla). Charakteryzują się względną oszczędnością w zakresie zużywanego paliwa, jak również wysokim momentem obrotowym, co jest pożądane w pojazdach o dużych gabarytach i masie rzędu od kilku ton wzwyż. Poziom ich zaawansowania
4%
8%
9%
10%
17%
52%
Rolnictwo Energetyka Inne źródła Transport Przemysł Gospodarstwa domowe 38% 27% 0% 3% 12% 20%NOx
CO
SO2
PB
PM10
PM2,5
technologicznego jest niezrównoważony, co spowodowane jest występowaniem dużej liczby pojazdów w wieku przekraczającym 15 lat. Jest to o tyle ważne, iż większość tego typu autobusów nie spełnia najniższych norm emisji spalin. Zestawienie procentowe ww. wyżej pojazdów na tle autobusów w wieku poniżej 15 lat przedstawiono na rys. 3.
Rys. 3. Zestawienie procentowe autobusów według kryterium wieku w Polsce Źródło: opracowanie własne na podstawie [2].
Najważniejszymi i najbardziej rozpowszechnionym dokumentami normatywnymi regulującymi dopuszczalną emisję szkodliwych związków do środowiska są normy Euro. Podyktowane są one następującymi dokumentami, opracowanymi przez organy Unii Europejskiej:
Dyrektywami Europejskimi, dotyczącymi kolejno norm od Euro 1 do Euro 4; Rozporządzeniami Parlamentu Europejskiego (EURO 5);
Rozporządzeniami Komisji UE (EURO 6).
Pierwsze z dwóch norm Euro, obowiązujące na mocy dyrektyw 91/441/EC, 93/59/EEC oraz 96/69/EC nie obejmowały swoim zakresem autobusów (ograniczały się do pojazdów osobowych i lekkich ciężarówek), dlatego najważniejsza i jednocześnie przełomowa była norma Euro 3, wprowadzona w roku 2000 (dyrektywa 98/69/EC) i obowiązująca w stosunku do wszystkich rodzajów pojazdów. Warto w tym miejscu podkreślić, iż była to również pierwsza norma emisji spalin, która objęła swoim zasięgiem Polskę (po jej przyłączeniu do Wspólnoty Europejskiej w roku 2004). Normy z wyższymi wymaganiami były wprowadzane kolejno w 2006 roku (Euro 4), 2009 (Euro 5) i 2014 (Euro 6). Wszystkie ww. dokumenty normatywne wprowadzały (również w stosunku do autobusów) coraz wyższe wymagania dotyczące emisji następujących związków wpływających negatywnie na organizmy żywe i środowisko, a mianowicie:
węglowodorów (HC); tlenków azotu (NOx); tlenków węgla; cząstek stałych.
Dodatkowo powyższe normy definiują również dopuszczalny poziom emisji dwutlenku węgla podczas każdego przejechanego kilometra, co bezpośrednio wiąże się z jednostkowym zużyciem paliwa przez jednostkę napędową danego pojazdu (im mniej spalonego paliwa, tym mniej CO2 wydalonego do atmosfery) [8]. Zestawienie udziału procentowego tlenku węgla (CO), cząstek stałych (PM) oraz węglowodorów (HC) i tlenków azotu (NOx) w stosunku do normy Euro I przedstawiono na rys. 4.
65,9%
34,1% Autobusy w wieku
powyżej 15 lat Autobusy w wieku poniżej 15 lat
Rys. 4. Zestawienie udziału procentowego tlenku węgla (CO), cząstek stałych (PM) oraz węglowodorów (HC) i tlenków azotu (NOx) w stosunku do normy Euro I
Źródło: opracowanie własne na podstawie [13].
Zestawienie dopuszczalnych wartości emisji tej normy z normą Euro 6 pokazuje, iż emisja tlenku węgla została ograniczona trzykrotnie, węglowodorów niemal dziesięciokrotnie, tlenków azotu szesnastokrotnie, a cząstek stałych – ponad sześćdziesięciokrotnie. Zestawienie dopuszczalnych wartości wymienionych powyżej zanieczyszczeń przedstawiono na rys. 5.
Rys. 5. Zestawienie dopuszczalnych emisji szkodliwych związków przez poszczególne normy Euro (wyrażone w [g/kWh])
Źródło: opracowanie własne na podstawie [12]. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6
Liczba szk odliw ych zw iązk ów CO HC Nox PM NOx
Jak widać na powyższym rysunku, największą redukcją zostały objęte rakotwórcze tlenki azotu, a także węglowodory i cząstki stałe. Dopuszczalny poziom tlenku węgla emitowanego przez pojazdy jest niezmienny od momentu wprowadzenia normy Euro IV i wynosi 1,5 g/kWh.
4. RODZAJE JEDNOSTEK NAPĘDOWYCH AUTOBUSÓW
MIEJSKICH
Spełnienie omówionych uprzednio norm Euro, w szczególności przez autobusy wyposażone w silniki diesla, jest bardzo trudnym zadaniem i wiąże się z wyposażaniem ich w wiele urządzeń, które znacznie podnoszą koszty produkcji i eksploatacji. Celem ograniczenia zużycia paliwa (a co za tym idzie również dwutlenku węgla) jednostki napędowe wyposaża się w coraz bardziej skomplikowane i dokładne układy zasilania paliwem, do których należy zaliczyć [4]:
układy typu UIS (ang. Unit Injector System), zwane również jako układy pompowtryskiwaczy, umożliwiające bezpośredni wtrysk paliwa do każdego z cylindrów;
układy UPS (ang. Unit Pump System), po części tożsame z systemami UIS, niemniej jednak różniące się budową (zasada działania pozostaje bez zmian);
systemy zasilania paliwem typu Common Rail (wspólna szyna), składające się z zasobnika wysokiego ciśnienia bezpośrednio połączonego z wtryskiwaczami dostarczającymi paliwo do cylindrów. Jest najczęściej stosowanym układem w autobusach spełniających normy EURO 5 i 6.
Ówcześnie spotykane w autobusach miejskich silniki wysokoprężne to niemalże w 100% jednostki turbodoładowane, charakteryzujące się mniejszym zużyciem paliwa niż silniki bez doładowania. Poza nowoczesnymi układami zasilania paliwem, autobusowe silniki diesla wyposażane są również w innego typu podzespoły zapobiegające emisji toksyn, do których zalicza się kolejno:
system recyrkulacji spalin (ang. EGR – Exhaust Gas Recirculation valve), których zadaniem jest przede wszystkim zmniejszenie temperatury spalania mieszanki ubogiej w tlen, a co za tym idzie ograniczenie emisji rakotwórczych tlenków azotu;
filtry cząstek stałych, znane powszechnie pod skrótem DPF (ang. Diesel Particular
Filter), zainstalowane w układzie wydechowym i zatrzymujące groźne dla zdrowia
powstałe w trakcie spalania oleju napędowego cząstki PM;
układy selektywnej redukcji katalitycznej (ang. SCR – Selective Catalytic Reduction) mające na celu rozkład tlenków azotu na związki niegroźne dla zdrowia i życia organizmów żywych. Wykorzystują one roztwór mocznika (najczęściej występujący pod nazwą handlową „AdBlue”).
Wszystkie opisane powyżej podzespoły umożliwiające względnie czyste spalanie oleju napędowego powodują, iż eksploatacja autobusów z silnikami o zapłonie samoczynnym jest wielokrotnie bardziej ekologiczna niż na początku lat dziewięćdziesiątych, kiedy wprowadzano normę Euro 1.
Pomimo znacznej dominacji autobusów zasilanych olejem napędowym, na terenie Polski cały czas rośnie liczba pojazdów zasilanych alternatywnie, do których należy zaliczyć:
autobusy zasilane silnikami o zapłonie iskrowym (benzyna);
napędzane jednostkami napędowymi zasilanymi sprężonym gazem ziemnym (CNG) i LPG;
pojazdy hybrydowe, stanowiących zwykle połączenie klasycznego diesla i silnika elektrycznego;
autobusy elektryczne.
Zgodnie z danymi przedstawionymi na końcu roku 2016, najwięcej autobusów zasilanych paliwem innym niż olej napędowy jest wśród pojazdów benzynowych (4133), w dalszej kolejności znajdują się jednostki zasilane gazem (782 w przypadku ciekłego gazu LPG i 182 w CNG). Na końcu zestawienia znajdują się autobusy zasilane energią elektryczną (182 egzemplarze). Autobusy hybrydowe, pomimo dużej ilości w użyciu, nie są przedstawiane w statystykach, lecz dołączane do pojazdów zasilanych silnikami o zapłonie samoczynnym (ze względu na fakt, iż ich głównym źródłem zasilania jest silnik diesla). W tego typu konstrukcjach energia odzyskiwana jest podczas hamowania autobusu i przesyłana do akumulatorów magazynujących ją celem późniejszego wykorzystania w silnikach elektrycznych. W autobusach wykorzystywane są zazwyczaj układy typu pełna hybryda (full hybrid), tj. mogące wykorzystywać silniki elektryczne nie tylko do wspomagania napędu spalinowego, ale również do samodzielnego napędzania pojazdu.
Na autobusy benzynowe występujące w powyższym zestawieniu w większości składają się przestarzałe pojazdy, często starsze niż 30 lat. Pomimo teoretycznego założenia, iż silniki o zapłonie iskrowym emitują mniej wymienionych uprzednio szkodliwych związków, nie należy tego brać pod uwagę w tym konkretnym przypadku, ze względu na poziom zużycia tych autobusów i związaną z tym zwiększoną emisję toksyn.
Autobusy zasilane gazem ciekłym (LPG) oraz ziemnym (CNG) należą do bardzo ekonomicznych i ekologicznych pojazdów. W szczególności gaz ziemny jest bardzo przyjazny dla środowiska, gdyż nawet po bezpośrednim przedostaniu się do atmosfery nie stanowi zagrożenia ani dla środowiska, ani dla organizmów żywych. Również w procesie jego spalania powstaje dużo mniej szkodliwych substancji, w tym cząstek stałych i dwutlenku węgla [3]. Co więcej, spalanie gazu CNG w cylindrach silnika przebiega dużo wolniej niż w silnikach o ZS, przez co poziom hałasu jest niższy. Jednak aspekt ekologiczne w przypadku jednostek napędowych zasilanych gazem CNG jest dużo szerszy – na rynku powstaje bowiem coraz więcej przedsiębiorstw zajmujących się przebudowywaniem wysokoprężnych jednostek napędowych na takie, które mogą być napędzane gazem ziemnym. Jest to opłacalne przedsięwzięcie w przypadku względnie nowych (tj. maksymalnie kilkuletnich) autobusów i ma szeroki wymiar, umożliwiając w ten sposób zamianę uciążliwych dla środowiska źródeł zasilania.
Gaz ziemny jest także paliwem bezpiecznym, co warunkują następujące czynniki [6]: technologia wytwarzania zbiorników wysokociśnieniowych zapewnia bezpieczeństwo
gromadzenia gazów pod ciśnieniem nawet do 70 MPa, gdy tymczasem ciśnienie robocze w zbiornikach CNG w pojazdach nie przekracza 25 MPa;
konstrukcja zbiorników zapobiega wybuchowi nawet w przypadku wystąpienia rozszczelnienia – nie następuje rozerwanie butli (jak w przypadku LPG), a jedynie wyciek gazu do otoczenia - dzieje się tak ze względu na szybkie schłodzenie CNG po
rozprężeniu i brak możliwości zapalenia (temperatura zapłonu wynosi 610 stopni Celsjusza).
Ostatnim rodzajem autobusów o napędzie alternatywnym w stosunku do silników o ZS są tzw. „elektrobusy”, czyli pojazdy napędzane silnikami elektrycznymi zasilanymi z akumulatorów. Charakteryzują je osiągi porównywalne z opisywanymi uprzednio alternatywnymi autobusami, a zasięg efektywny wynosi co najmniej 100 – 120 km. Akumulatory mogą być ładowane na dwa sposoby:
przez ładowarki ze złączem „plug – in”, zainstalowane w zajezdniach autobusowych; z wykorzystaniem stacji pantografowych z ładowarkami.
W pierwszym ww. przypadku podłączany autobus może wykorzystać ładowanie szybkie lub standardowe. W sytuacji ładowania szybkiego proces ten może trwać ok 3 godzin, niemniej jednak zbyt duża częstotliwość korzystania z tej opcji może skutkować zmniejszeniem żywotności baterii. W związku z powyższym wykorzystuje się wariant ładowania standardowego, który trwa ok 8h (dane dotyczą wykorzystywanych w Warszawie autobusów elektrycznych Solaris Electric).
W drugim przypadku wykorzystywany jest pantograf z ładowarką, który umożliwia całkowicie zautomatyzowany proces ładowania autobusu podczas postoju (rys. 6). W praktyce kierowca pojazdu ustawia się bezpośrednio pod urządzeniem, a z górnej części autobusu wysuwane jest przyłącze, które odpowiada za połączenie elektryczne z ładowarką. Dzięki tej opcji możliwe jest ładowanie pojazdów bez konieczności zjeżdżania do zajezdni, podczas postoju autobusu. Tego typu urządzenia są montowane na końcu tras autobusów – w Warszawie ładowarka pantografowa znajduje się m. in. na końcu linii 222. Docelowo w stolicy ma powstać 19 tego typu urządzeń.
Rys. 6. Autobus Solbus Electric podłączony do ładowarki pantografowej w Warszawie
5. KONCEPCJA WYMIANY AUTOBUSÓW KOMUNIKACJI
MIEJSKIEJ
Aktualna sytuacja rozwoju proekologicznego kołowej komunikacji miejskiej pozwala na wyciągnięcie wniosków i odpowiedniego zaplanowania m. in. zakupów nowego taboru. Faktem jest, iż dalsza eksploatacja pojazdów z silnikami diesla niespełniającymi norm Euro 5 i Euro 6 będzie miała swój koniec w przeciągu najbliższych kilku lat. Również jednostki wysokoprężne spełniające powyższe wymagania normatywne będą stopniowo wypierane przez autobusy o napędzie alternatywnym, co jest spowodowane następującymi czynnikami:
kosztami użytkowania, tj. przede wszystkim związanymi z ilością zużywanego oleju napędowego, jak również dodatków w postaci roztworu mocznika (AdBlue);
drogimi procesami obsługowo – naprawczymi, co związane jest z występowaniem awaryjnych podzespołów w osprzęcie jednostek napędowych;
emisją szkodliwych związków oraz dwutlenku węgla do atmosfery.
Częściowym substytutem pojazdów zasilanych tylko i wyłącznie olejem napędowym zostaną pełne hybrydy, niemniej jednak dotychczasowe doświadczenia związane z ich eksploatacją wskazują na niewielkie oszczędności w zakresie ich wykorzystania. Przykładem na to są Miejskie Zakłady Autobusowe, z których doświadczeń wynika, iż sprawdzają się one tylko na odcinkach zatłoczonych, tj. w centrum Warszawy. Tylko tam udaje się w tego typu pojazdach zmniejszyć zużycie paliwa (oszczędność wynosi ok 30%), natomiast na większości tras, gdzie jezdnie wyposażone są w tzw. „buspasy”, spalanie kształtuje się na podobnym poziomie, co w przypadku autobusów napędzanych silnikami o ZS. W takiej sytuacji inwestycja staje się praktycznie nieopłacalna, bowiem nakłady na tego typu pojazdy zwróciłyby się dopiero po 12 latach eksploatacji [14].
Celem stawianym komunikacji we wszystkich rejonach Polski jest eliminacja autobusów w wieku powyżej 20 lat (niespełniających pierwszych norm Euro). Powyższe przedsięwzięcie musi zostać zrealizowane etapami, ze względu na konieczność zastąpienia większości wysłużonych pojazdów. Możliwym byłoby ich stopniowe wycofywanie w kilkuletnich odstępach czasowych, np. trzyletnich. Przy takim założeniu do roku 2030 w użytku zostałyby tylko pojazdy spełniające normy emisyjne. Biorąc pod uwagę możliwości organizacyjne i ekonomiczne przedsięwzięcie może to przerastać możliwości większości przewoźników (szczególnie małych przedsiębiorstw komunikacyjnych, obsługujących również dojazdy pozamiejskie), niemniej jednak jest nieuniknione ze względu na cele stawiane przez Komisję Europejską, zgodnie z którymi do 2030 roku w miastach planowane jest osiągnięcie czystej logistyki, tj. pozbawionej emisji dwutlenku węgla. W praktyce jest to przedsięwzięcie niemożliwe do zrealizowania, bowiem oznacza całkowitą eliminację pojazdów o napędzie konwencjonalnym w dużych metropoliach. Niemniej jednak należy podjąć kroki, aby zbliżyć się ku temu założeniu.
W zakresie autobusów z silnikami o ZS pozostaje jeszcze jedna alternatywa – modernizacja w kierunku zasilania sprężonym gazem ziemnym. W przypadku nowszych konstrukcji jest to opcja opłacalna, samo zaś przekonwertowanie tych jednostek może się odbywać w trojaki sposób:
poprzez przerobieniu jednostek napędowych o zapłonie samoczynnym na silniki niskoprężne (zasilane tylko i wyłącznie gazem CNG (tzw. "monofuel");
z wykorzystaniem konwersji układu wtryskowego w taki sposób, aby do cylindrów była podawana mieszanka ON i powietrza wzbogacona o CNG;
przez zmianę układu zasilania w sposób umożliwiający pracę tylko na CNG z wyłączeniem rozruchu silnika (w trakcie, którego byłaby podawana dawka ON inicjująca zapłon), tzw. "dual fuel".
Racjonalnym może być również zakup kolejnych, nowych autobusów miejskich z silnikami zasilanymi LPG oraz CNG. Można je bowiem zaliczyć do kategorii niskoemisyjnych, a co najważniejsze dla zarządców flot – są pojazdami opłacalnymi, ze względu na niskie koszty tego typu paliwa.
W zakresie pojazdów o napędzie elektrycznym nie ma żadnych wątpliwości co do ich pełnego wykorzystania w najbliższej przyszłości. Pojawiają się co prawda pewne spekulacje dotyczące ilości szkodliwych substancji przez elektrownie, wytwarzające prąd niezbędny do ich zasilania, niemniej jednak twarde dane ekspertów je podważają. Z wyliczeń przeprowadzonych przez Zarząd Transportu Miejskiego w Warszawie wynika bowiem, iż w przypadku całego cyklu spalania i produkcji paliwa przez cały zaplanowany dla pojazdu okres eksploatacji, na miejscu i w elektrowni, następuje zmniejszenie emisji CO2 o 18% w wypadku autobusów elektrycznych. W elektrowniach instaluje się bowiem specjalne urządzenia filtrujące, których z przyczyn technicznych nie można zastosować w przypadku pojazdów z silnikami spalinowymi. Zaliczają się do nich przede wszystkim elektrofiltry, których skuteczność odpylania (w przypadku pozyskiwania energii z węgla kamiennego) wynosi 99,96%, co jest nieporównywalnie lepszym wynikiem niż w przypadku samochodowych urządzeń zapobiegających emisji szkodliwych związków do środowiska [5].
6. PODSUMOWANIE
Celem artykułu była analiza wybranych aspektów ekologii autobusów miejskich oraz przedstawienie koncepcji zastąpienia pojazdów z silnikami o zapłonie samoczynnym (ZS) autobusami zasilanymi źródłami alternatywnymi. Przedstawiony problem badawczy został rozwiązany, a powyższy cel osiągnięty, ponieważ opisano wszelkie aspekty dotyczące zasilania autobusów (ze szczególnym uwzględnieniem autobusów miejskich), jak również samych rozwiązań ograniczających emisję toksyn oraz dwutlenku węgla do środowiska. Z powyższych analiz wynikają następujące wnioski:
większość obecnie eksploatowanych autobusów to pojazdy, których wiek przekracza 20 lat, co bezpośrednio zalicza je do grupy niekwalifikującej się do żadnej z norm emisji spalin Euro;
zalecaną alternatywą dla ww. autobusów o ZS są pojazdy zasilane gazem LPG i CNG, gdyż charakteryzuje je niska emisja związków szkodliwych do środowiska oraz niskie koszty eksploatacji i bezpieczeństwo użytkowania (w szczególności CNG);
autobusy zasilane jednostkami wysokoprężnymi można sukcesywnie modernizować w kierunku zasilania gazowego (LPG i CNG), co jest inwestycją opłacalną i znacznie redukującą emisję toksyn w trakcie użytkowania;
Ostatecznym rozwiązaniem kwestii ekologicznych w kołowym transporcie miejskim mogą być w przyszłości autobusy elektryczne, których użytkowanie nie niesie ze sobą emisji toksyn, a energia potrzebna do ich zasilania może być wytworzona w elektrowni z dużo mniejszą ilością negatywnych dla atmosfery produktów spalania.
Bibliografia
[1] Ambroziak T., Jachimowski R., Pyza D., Analysis of the traffic stream distribution in terms of identification of areas with the highest exhaust pollution, The archives of transport, Volume 32, Issue 4, 2014.
[2] Autobusy, samochody ciężarowe i specjalne oraz ciągniki siodłowe według grup wieku w 2016 r., GUS, stan na dzień 31.12.2016 r.
[3] Engerer H., Horn M., Natural gas vehicles: an option for Europe. Energy Policy, Elsevier 38 (2), 2010. [4] Informator Techniczny Bosch "Układy wtryskowe Unit Injector System i Unit Pump System",
Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2011.
[5] Karwat B, Nocuń M, Machnik R, Niedźwiedzki J. Modelling and study the effect of selected design features for the operating parameters of industrial electrostatic precipitators. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2016; 18(3).
[6] Łabędź K., rozprawa doktorska pt. "Analiza parametrów ekologicznych pojazdów zasilanych sprężonym gazem ziemnym (CNG) w rzeczywistych warunkach eksploatacji”, Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Poznań, 2014.
[7] Merkisz J, Rymaniak Ł. The assessment of vehicle exhaust emissions referred to CO2 based on the investigations of city buses under actual conditions of operation. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability 2017; 19 (4).
[8] Merkisz J., Pielecha J., Jasiński R., Remarks about real driving emissions tests for passenger cars, The Archieves of Transport, Volume 39, Issue 3, 2016.
[9] Świderski A., Modelowanie oceny jakości usług transportowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Transport 81, Warszawa 2011.
[10] Świderski A., Neural modelling of process risk estimation in quality management. Polish Journal of Commodity Science nr 4 (17), Radom 2008.
[11] Świderski A., Studies and quality assurance neural modelling of the technical transport means. Archive of Transport. Polish Academy of Sciences Committee of Transport, Volume 21, issue 3-4, Warsaw 2009. [12] Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego, Komisji UE oraz Dyrektywy Europejskie dotyczących norm
Euro.
[13] http://hongwrong.com/pollution/, stan na dzień 11.03.2018 r.
[14] http://www.transport-publiczny.pl/wiadomosci/mza-warszawa-elektryki-oszczedne-lng-wygodne-hybrydy-drogie-50796.html, stan na dzień 07.03.2018r.
[15] https://polskialarmsmogowy.pl/polski-alarm-smogowy/smog/szczegoly,skad-sie-bierze-smog,18.html, stan na dzień 11.03.2018 r.
[16] www.ztw.waw.pl, stan na dzień 07.03.2018r.
SOME OF THE ISSUE CONNECTED WITH THE PUBLIC TRANSPORT ECOLOGY Abstract: The article presents ecological aspects in road public transport. There were described main sources
of smog and the percentage of air pollution (produced by road vehicles) was also showed. Details connected with the Euro emission standards (concerning buses used in public transport) were characterized and types of bus engines were also described. At the end of the article conception of current buses exchange was contained.
