Streszczenie
W obszarze funkcjonowania transportu drogowego otoczeniem jest środowisko w większości naturalne. Elementem współistniejącym pozostaje atmosfera, która w wyniku ruchu środków transportu drogowego ulega zanieczyszczeniu spalinami w tym m.in. emisją CO2. Podstawowym parametrem administracyjnego i
eksploata-cyjnego porównywania jest występujący poziom tej emisji określany w gramach na kilometr. Przedmiotem analizy jest występowanie zależności pomiędzy ilością zużywa-nego paliwa przez samochód osobowy a poziomem emisji występującej w obiektach wytypowanych do badań. Sporządzone zestawienia i wykresy wskazują na pojawianie się zależności w tym zakresie.
Słowa kluczowe: emisja CO2, zuĪycie paliwa, zanieczyszczenie atmosfery
1.Wprowadzenie
Przemieszczanie osób i ładunków powszechnie wiąĪe siĊ ze zuĪyciem energii, którą uzyskuje siĊ w wyniku procesu spalania surowców /paliw/ energetycznych. MoĪna przyjąü, Īe tylko w przy-padku wykorzystania naturalnych sił przyrody nie wystĊpuje spalanie, a wiĊc wytwarzanie spalin. BĊdzie to podczas wykorzystywania podmuchu wiatru lub spławiania Ğrodka transportu wodnego w dół rzeki /zgodnie z kierunkiem jej nurtu/. Zarówno siłĊ uprzedmiotowioną we wietrze jak i w nurcie moĪna uznaü za wynikającą z natury, odnawialną i nie generującą zanieczyszczeĔ. W pozostałych przypadkach spalanie paliw kopalnych i surowców energetycznych powoduje emisjĊ gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku wĊgla, zwiĊkszających temperaturĊ ziemskiej atmosfery. Aby zmiany klimatyczne nie były zbyt gwałtowne niezbĊdna jest weryfikacja zasadnoĞci przemiesz-czania osób i ładunków z punktu A do B i ewentualnie z powrotem. Zasady zrównowaĪonego rozwoju wymagają, by decyzja o tych przemieszczeniach zapadała po znalezieniu odpowiedzi na nastĊpujące pytania:
• co uczyniü, aby przemieszczanie z A do B nie było konieczne,
• jeĪeli przemieszczanie jest konieczne, to co zrobiü, aby było ono ekonomicznie efektywne oraz moĪliwie mało szkodliwe społecznie i ekologicznie?
Za przemieszczanie mało szkodliwe ekologicznie moĪna uznaü takie, podczas którego zuĪywa siĊ najmniejszą iloĞü energii. Nadmiar energii zuĪywanej przez okreĞlony /dany/ Ğrodek transportu przekłada siĊ na inne odczuwalne przez człowieka negatywne skutki przemieszczeĔ. NaleĪą do nich hałas, przekształcenia przyrody lub krajobrazu w przestrzenie techniczne /np. drogi, parkingi, toro-wiska kolejowe/ oraz zanieczyszczenie powietrza spalinami, w tym gazami cieplarnianymi.
Zestawienie gałĊzi transportu wg iloĞci emitowanego dwutlenku wĊgla w celu przemieszczenia jednej osoby lub jednej tony ładunku na odległoĞü 1 km okreĞla nastĊpującą hierarchiĊ:
Transport pasaĪerski Transport ładunków (gramy CO2/1 pasaĪera/1 km) (gramy CO2/1 tonĊ/1 km)
– transport morski – 42 – transport morski – 17 – transport kolejowy – 44 – transport kolejowy – 22 – transport drogowy –118 – transport wodny Ğródlądowy – 31 – transport lotniczy – 120 – transport drogowy –115 [6] Z powyĪszego wynika, Īe podczas przemieszczania najwiĊcej dwutlenku wĊgla w procesie spa-lania paliwa emitują Ğrodki transportu drogowego i lotniczego.
Celem opracowania pozostaje okreĞlenie wpływu wielkoĞci zuĪycia paliwa przez samochód osobowy na poziom emisji CO2, a wiĊc ustalenie poĞrednio konsekwencji róĪnego doboru mocy
napĊdu pojazdu do jego masy i moĪliwych osiągów. 2. Ekologia w motoryzacji europejskiej
Przemysł samochodowy jest Ğwiadom, Īe naturalne zasoby paliw kopalnych mają ograniczoną wielkoĞü i w związku z tym przygotowuje alternatywne rozwiązania napĊdów, które są nie tylko bardziej oszczĊdne, ale i przyjazne dla Ğrodowiska. W ostatnich latach drastycznie spada emisja dwutlenku wĊgla z nowych samochodów. Według brytyjskiej firmy badawczej Jato Dynamics Ğred-nia emisja CO2 sprzedanych w Europie samochodów wyniosła w 2012 roku 132,3 g/km (136,2 g/km
w 2011 roku). Blisko 40 % aut naleĪało do klasy o małej emisji, poniĪej 120 g/km. W 2012 roku dziewiĊciu duĪych producentów osiągnĊło 130 g/km, cel wyznaczony przez UE na 2015 rok. Naj-niĪszą emisjĊ uzyskał w 2012 roku Fiat – 119 g/km, o 1,6 g/km wiĊcej niĪ w 2011 roku. Na drugim miejscu znalazł siĊ Peugeot, z wynikiem 121,2 g/km. Trzecie zajął Renault (121,3 gram, o 7,7 grama mniej niĪ rok wczeĞniej) i za nim Toyota z wynikiem 121,7 grama, o 4,7 grama mniej niĪ w 2011 roku. Na piątym miejscu uplasował siĊ Citroen z wynikiem 122 gramy. Kolejne pozycje przypadły Mini (128,6 g/km), Fordowi (129,1 g/km), Kia (129,3 g/km), a pierwszą dziesiątkĊ zamknął Hyun-dai (132,3 g/km).
WĞród marek luksusowych, budujących ciĊĪsze modele i dlatego mających wiĊksze zuĪycie paliwa, Audi miało emisjĊ w wysokoĞci 139,3 g/km, BMW 140,9 oraz Mercedes 147,8 g/km.
W podziale na segmenty rynku, najliczniejsze, stanowiące łącznie połowĊ europejskiej sprze-daĪy, modele B i C zmniejszyły emisje (odpowiednio) do 118,2 oraz 125,9 g/km. Pozostałe segmenty (za wyjątkiem A) miały emisjĊ powyĪej 130 gram, najwyĪszą modele luksusowe, które stanowią ponad 0,2 % rynku (193,1 gram, o ponad 10,8 gram mniej niĪ rok wczeĞniej).
W rankingu krajów, dziewiĊü uzyskało emisjĊ poniĪej 130 g/km. Najmniej zanieczyszczający Ğrodowisko nowo-tabor ma Portugalia z wynikiem 117,1 g/km, przed Danią (117,4) oraz Holandią (118,6). NajwiĊkszą emisjĊ miały auta zarejestrowane w 2012 roku w Szwajcarii (151,2 g/km), Pol-sce (141,2) i Niemczech (141,1).
ĝrednia emisja CO2 sprzedanych w europie samochodów wyniosła w 2012 roku 132,3 g/km [4].
NaleĪy podkreĞliü, Īe powyĪsze wielkoĞci odnoszą siĊ do pojazdów nowych wprowadzonych do obrotu handlowego /pozostające w ofercie sprzedawców/. Pozostające w eksploatacji pojazdy wczeĞniejszych roczników oraz pojazdy w tzw. obrocie wtórnym mają istotnie wyĪsze poziomy emisji zanieczyszczeĔ. Dotyczy to takĪe pojazdów uĪywanych sprowadzanych do Polski i tu po raz pierwszy rejestrowanych.
Polski rynek nowych samochodów w 2012 r odnotował kolejny rok z rzĊdu spadek wolumenu sprzedaĪy. SprzedaĪ nowych pojazdów jest ponad dwa razy mniejsza niĪ import pojazdów uĪywa-nych. W 2012 roku zarejestrowano w Polsce 272,7 tys. nowych samochodów osobowych – o 1,7 % mniej niĪ w 2011 i aĪ o 13,7 % mniej niĪ w 2010 roku. Import samochodów uĪywanych pozostaje niezwykle silną konkurencją dla rynku nowych pojazdów. W 2012 roku sprowadzono do Polski 657,4 tys. uĪywanych samochodów osobowych, z których prawie połowa miała ponad 10 lat [5].
Według stanu na dzieĔ 31 grudnia 2012 roku w Polsce było ogółem zarejestrowanych 18.744.412 samochodów osobowych, w tym w wieku do jednego roku 485.971, co stanowi 2,6 % a w okresie eksploatacyjnym 31 lat i wiĊcej 1.909.113 pojazdów, co obejmuje odpowiednio 10,2 %. Pojazdy w wieku do lat piĊciu (włącznie) stanowią 10,2 % [6].
SytuacjĊ ekologiczną w zakresie emisji CO2 przez auta osobowe pogarsza szereg okolicznoĞci.
Jedną z nich jest umiarkowany popyt na nowe pojazdy i przede wszystkim utrzymujący siĊ na wy-sokim poziomie przywóz aut z drugiej rĊki. Łączny park przedmiotowych pojazdów powiĊksza siĊ. W roku 2011 na 1000 mieszkaĔców Polski przypadało 468 samochodów osobowych (474 jeĞli wli-czyü auta z czasowymi rejestracjami). Rok wczeĞniej było to 451 aut. Masowo sprowadzane uĪywane samochody niekorzystnie wpływają na strukturĊ parku. Od wejĞcia Polski do UE w przy-wozie przewaĪają samochody mające ponad cztery lata (niemal 92 % w 2012 roku), stąd park pojazdów samochodowych w kraju nad Wisłą starzeje siĊ [4].
3. Dane wyjĞciowe do analizy
Przystąpienie do rozpoznawania moĪliwych zaleĪnoĞci w wielkoĞciach emitowanych przez po-jazdy samochodowe spalin z zawartoĞcią dwutlenku wĊgla poprzedza wybór ich wg marki i modelu jako obiektu zarówno porównaĔ i odniesieĔ. Wytypowane do badaĔ pojazdy to Skoda Oktawia i Ford Focus. Typowanie marki oparto na kryterium dominującej pozycji w ewidencji pojazdów nowych w pierwszej rejestracji narastająco miesiące 1–4 w 2014 roku oraz pozycji czwartej jako pierwszym miejscu poza podium. Dla zilustrowania rankingu w odniesieniu do powyĪszego w po-równaniu zarówno do marki jak i modelu ujĊte porównawczo wielkoĞci zestawiono w układzie pierwszych dziesiątek. Dane w tym zakresie uzyskano z materiałów statystycznych Polskiego Związku Przemysłu Motoryzacyjnego i zestawiono jak niĪej:
Marka IloĞü rejestracji 01-04/2014 Udział /%/
Poz. 1. Skoda 17624 14,02 2. Volkswagen 12925 10,29 3. Toyota 12313 9,80 4. Ford 8773 6,98 5. Opel 8712 6,93 6. KIA 6086 4,84 7. Renault 5963 4,75 8. HYUNDAI 5682 4,52 9. Peugeot 5657 4,50 10. Dacia 5036 4,01
Wybór modelu okreĞlono w oparciu o dane PZPM obejmujące rejestracje nowych samochodów osobowych „Ogółem“, ranking modeli – styczeĔ – kwiecieĔ 2014.
Model IloĞü rejestracji Udział /%/
Poz. 1. Skoda Oktawia 5484 4,4
2. Skoda Fabia 3965 3,2 3. Toyota Auris 3808 3,0 4. Ford Focus 3724 3,0 5. Skoda Rapid 3108 2,5 6.Volkswagen Passat 2917 2,3 7. Opel Corsa 2854 2,3 8. Volkswagen Golf 2774 2,2 9. Opel Astra 2615 2,1 10. Toyota Yaris 2581 2,1
Ustalona marka i model w postĊpowaniu j.w. niewątpliwie znajduje odzwierciedlenie w stanie faktycznym wystĊpującym w tym zakresie na polskich drogach. W roku 2012 w Polsce pierwszymi rejestracjami objĊto:
– Skoda Octavia 15.536 pojazdów – Ford Focus 6.697 pojazdów co potwierdza właĞciwoĞü dokonanych wyborów [4].
4. Badane wielkoĞci bazowych
W oparciu o powyĪsze postĊpowanie dotyczące wyboru pojazdów do analizy przypisanych im parametrów, w odniesieniu do obu zestawiono nastĊpujące dane: typ /rodzaj/ silnika, typ skrzyni biegów, moc, emisjĊ CO2, Ğrednie zuĪycie paliwa oraz pojemnoĞü. Dane te ujĊto w nastĊpujących
po sobie zestawieniach.
Tab. 1. Zestawienie wielkości analizowanych dla pojazdów marki Skoda Octavia w wersji 5-drzwiowej
Lp. Typ składnika (KM/KW) Moc Emisja CO(g/km)1 2 ĝrednie zuĪycie paliwa(l/100 km) PojemnoĞü
1 1.2 TSI 85/83 119 5,2 1,2 2 1.2 TSI M5 105/77 119 5,2 1,2 3 1.2 TSI M6 105/77 114 5,0 1,2 4 1.2 TSI DSG A 105/77 115 5,0 1,2 5 1.4 TSI M 140/103 128 5,5 1,4 6 1.4 TSI DSG A 140/103 124 5,3 1,4 7 1.8 TSI M 180/132 141 6,1 1,8 8 1.8 TSI DSG A 180/132 131 5,7 1,8 9 1.6 TDI M 90/66 109 4,1 1,6 10 1.6 TDI M 105/77 109 4,2 1,6 11 1.6 TDI DSG A 105/77 102 3,9 1,6 12 2.0 TDI M 150/110 116 4,5 2.0 13 2.0 TDI DSG A 150/110 119 4,5 2.0
Tab. 2. Zestawienie wielkości analizowanych dla pojazdów marki Ford Focus w wersji 5-drzwiowej
LP Typ składnika (KM/KW) Moc Emisja CO(g/km)1 2 ĝrednie zuĪycie paliwa(l/100 km) 1 PojemnoĞü
1 Duratec 1.4 M5 80/59 155 6,6 1,4 2 Duratec 1.6 M5 100/74 159 6,7 1,6 3 Duratec 1.6 A4 100/74 184 7,7 1,6 4 Duratec Ti-VCT 1.6 M5 115/85 157 6,6 1,6 5 Duratec Flexifuel 1.8 M5 125/92 169 7,0 1,8 6 Duratec 2.0 M5 145/107 169 7,1 2.0 7 Duratec 2.0 A4 145/107 189 8,0 2.0 8 Duratec ST 2.0 M6 225/166 224 9,3 2.0 9 Duratorq TDCi 1.6 M5 90/66 118 4,5 1,6
10 Duratorq TDCi 1.6 M5(ECOnetic) 90/66 114 4,3 1,6
11 Duratorq TDCi 1.6 M5DPF 109/80 119 4,5 1,6
12 Duratorq TDCi 1.6 M5(ECOnetic) 109/80 115 4,3 1,6
13 Duratorq TDCi 1.8 M5 115/85 137 5,2 1,8
14 Duratorq TDCi 2.0 A6DPF 110/81 154 5,8 2.0
15 Duratorq TDCi 2.0 M6(opcja + DPF) 136/100 144 5,5 2
16 Duratorq TDCi 2.0 A6DPF 136/100 154 5,8 2
1) Podane wartoĞci emisji CO2 i zuĪycia paliwa wyraĪone odpowiednio w g/km oraz w l/100
km pochodzą z oficjalnych testów przeprowadzanych zgodnie z dyrektywą 80/1268/EEC ħródło: opracowanie własne.
Stosownie do wielkoĞci ujĊtych w obu zestawieniach wystĊpującą zaleĪnoĞü przedstawiono na poniĪszych wykresach ilustrujących rozkład poziomu emisji. Analogicznie wiĊc:
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1,0 3,0 5,0 7,0 E m is ja C O 2
ĝrednie zuĪycie paliwa
Silniki TSI Silniki TDI
Rys. 1. Poziomy emisji w pojeździe Skoda Octawia ħródło: opracowanie własne.
0 50 100 150 200 250 1,2 3,2 5,2 7,2 9,2 11,2 E m is ja C O 2
ĝrednie zuĪycie paliwa
Silniki Duratec Silniki Duratorq
Rys. 2. Poziomy emisji w pojeździe Ford Fokus ħródło: opracowanie własne.
W odniesieniu do obu pojazdów analizą objĊto silniki o zapłonie iskrowym i samoczynnym wystĊpujące w wytypowanych modelach. Zestawione wyniki jednoznacznie wskazują, Īe wraz ze wzrostem zuĪywanego paliwa przy nie zmienionej masie pojazdu wystĊpuje przyrost w poziomie emisji dwutlenku wĊgla w wydalanych spalinach. W zestawieniach wprowadzono kolumny dodat-kowo informujące o mocy silników i ich wystĊpujących w nich pojemnoĞciach. Informacje zebrane w tym zakresie pozwalają odnotowaü okolicznoĞü, Īe silnik typu Duratec ST o pojemnoĞci 2.0 litra stosowany w pojeĨdzie Ford Focus przy najwyĪszym poziomie emisji posiada najwiĊkszą moc i naj-wyĪsze zuĪycie paliwa. Niewątpliwie nadmiar spalin bĊdący nastĊpstwem duĪego zuĪycia paliwa pozostaje w oczywistej relacji do poziomu emisji CO2. Relatywnie do spostrzeĪenia powyĪszego za
niezbĊdne działania zmierzające do obniĪania poziomu emisji CO2 uznaü naleĪy takĪe te, które
pro-wadzą do dalszego ograniczania zuĪycia paliwa.
Nadal bardzo duĪym zagroĪeniem jest emisja związków toksycznych (gazowych) i dwutlenku wĊgla oraz cząsteczek stałych – stanowiąca barierĊ rozwoju współczesnych silników spalinowych, a w szczególnoĞci silników o zapłonie samoczynnym i iskrowym z bezpoĞrednim wtryskiem paliwa. Istotnym wyzwaniem dla producentów samochodów jest norma Euro 6, w której poziomy związków gazowych i cząsteczek stałych są wielokrotnie mniejsze od dotychczasowych. Szacuje siĊ, Īe emisja drogowa na poziomie 140 g/km odpowiada zuĪyciu paliwa równemu 6 l/100 km, a 120 g/km odpo-wiednio 5,2 l/100 km. Wprowadzenie ograniczeĔ emisji drogowej CO2 w perspektywie roku 2015
oznacza Ğrednie zmniejszanie zuĪycia paliwa o 30 % w przeciągu dziesiĊciu lat. Ograniczenie tego wskaĨnika o 25 % w stosunku do wartoĞci obecnej moĪe byü moĪliwe w nastĊpstwie pojawienia siĊ nowych konstrukcji silnika, nowych technologii ogumienia, klimatyzacji i biopaliw. Komisja Euro-pejska przychyla siĊ do rozwiązania, aby kolejny limit emisji był tylko uĞrednioną wartoĞcią dla całej floty samochodów. CiĊĪsze pojazdy musiały by spełniaü odpowiednio wyĪsze limity, co wią-zało by siĊ z właĞciwym doborem struktury produkcji asortymentowej. Czynnikiem rozliczającym i mobilizującym pozostawaü ma koniecznoĞü wnoszenia kary w wysokoĞci 95 euro za kaĪdy 1g nadwymiarowej emisji CO2 od kaĪdego samochodu w 2015 roku [1].
Pojawiają siĊ dąĪenia nie tylko do zmniejszenia emisji CO2 w spalinach pojazdu, ale do jej
zmniejszenia na całej jego „drodze Īyciowej” – from well to wheel. Zakłada siĊ, Īe odpowiednia polityka legislacyjna umoĪliwi w okresie najbliĪszych 20 lat zmniejszenie całkowitej emisji tego związku przez pojazdy 3 – 5 razy. BĊdzie to moĪliwe po wprowadzeniu kolejnych, surowszych norm emisji oraz integracji przepisów we wszystkich krajach [3].
5. Podsumowanie
Przeprowadzona weryfikacja typu silnika i poziomu emisji CO2 doprowadza do krytycznego
spojrzenia na produkcjĊ i sprzedaĪ /kierowanie do eksploatacji/ pojazdów osobowych w odmianie których – opcji nastĊpuje przerost mocy w stosunku do masy. Znalezienie w tym zakresie Ğrodka do stosownego zrównowaĪenia to poszukiwanie optimum konstrukcyjnego skłaniającego do ograni-czenia zuĪycia paliwa a wiĊc powodującego pogorszenie siĊ parametrów podstawowych samochodu wzglĊdem korzystniejszego jego oddziaływania na Ğrodowisko. Niewątpliwie zachowania poszcze-gólnych producentów ukształtują kolejne dyrektywy unijne wprowadzane na okres nastĊpujący po 2015 r.
NastĊpujący współczeĞnie szybki rozwój transportu ma swoje dobre i złe strony. Do tych ostat-nich naleĪą niewątpliwie powodowane przez transport zanieczyszczenia. To transport odpowiada za
około jedną czwartą emisji dwutlenku wĊgla, przy czym aĪ 80 % tej wartoĞci przypada na transport drogowy. W trosce wiĊc o Ğrodowisko naturalne nastĊpuje zwrot w kierunku alternatywnych paliw – biopaliw płynnych. Pozostają nimi oleje roĞlinne, bioolej i biodiesel. Poprawiając parametry spa-lania zamiast przystosowywaü silnik do paliwa moĪna dostosowaü paliwo do silnika, jako jedną z dróg prowadzących do celu [2].
Bibliografia
1. Instytut na rzecz Ekorozwoju, Transport a zmiany klimatu.
2. Kujawsko – Pomorskie Stowarzyszenie Odnawialnych ħródeł Energii, Odnawialne źródła e n e r gii oraz oszczędzanie ciepła i elektryczności, K-PODR, Minikowo 2012. 3. Merkisz J., Piechota J., Radzimirski St., Emisja zanieczyszczeń motoryzacyjnych w świetle
no-wych przepisów Unii Europejskiej, WKL, Warszawa 2012.
4. Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego, Raport 2013. Branża motoryzacyjna, PZPM, Warszawa 2013.
5. Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego, Stan branży motoryzacyjnej oraz jej rola w pol-skiej gospodarce, KPMG, Warszawa PaĨdziernik 2013.
6. Transport – wyniki działalnoĞci 2012, GUS, Warszawa 2013.
THE IMPACT OF FUEL CONSUMPTION BY PASSENGER CAR ON CO2 EMISSION LEVEL
Summary
The road transport is mostly surrounded by the natural environment, including the atmosphere, which as a result of traffic of road transport is polluted by exhaust fumes including CO2 emissions. The basic parameter of the administrative and
opera-tional comparison of the degree of pollution is the emission level defined in grams per kilometer. The aim of the analysis is to determine the relationship between the amount of fuel consumed by passenger cars and emissions occurring in objects selected for the study. Prepared tables and charts indicate to occurrence of dependence in this regard.
Keywords: CO2 emissions, fuel consumption, air pollution
Tadeusz ĩurek
Zakład Transportu i Eksploatacji
Instytut Eksploatacji Maszyn i Transportu Wydział InĪynierii Mechanicznej
Uniwersytet technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy Al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz
