I. PROBLEMY OGÓLNORESORTOWE
45. Zmiany w mobilności. Creutz F., Edenhof O.: Mobilität im Wandel. Internationales Verkehrswesen. – 2010, nr 3, s.10-16. Słowa kluczowe: transport, polityka transportowa, klimat, ochrona, polityka ekologiczna, emisja, spaliny, dst, prognoza, motoryzacja, USA, Chiny, zużycie paliwa, biopaliwo.
Tematem artykułu są wyzwania, jakie przed sektorem transportu stawia ochrona klimatu. Zmiany klimatyczne powoduje głównie spalanie kopalnych nośników energii. Najnowsze badania wykazują, że wyzwania są większe niż oceniono to w 2007 r. podczas IPCC - międzynarodowego forum poświęconego problemom klimatu Znacznie wzrosła emisja CO2 (w 3/4 odpowiedzialność za to ponoszą kraje nie należące do OECD, zwłaszcza Chiny); jest ona wyższa od przyjętego w IPCC najbardziej pesymistycznego scenariusza. Większy od oczekiwanego jest także wzrost temperatury globalnej, ponieważ skutki redukcji zanieczyszczenia powietrza były przeceniane. Okazało się też, że zmniejszyło się pochłanianie CO2 przez oceany i nawet mniejsze od zakładanych przez IPCC zmiany temperatury mogą doprowadzić do znacznych globalnych szkód. Dla uniknięcia niebezpieczeństwa zmian klimatu temperatura globalna nie powinna wzrosnąć powyżej 2°C. Przy stężeniu CO2 na poziomie 450 ppm prawdopodobieństwo wyższego wzrostu wynosi ponad 50%. Przy obecnych tendencjach rozwojowych realne jest osiągnięcie poziomu 730-840 ppm, co oznacza wzrost temperatury o 3-70 C. Z tych danych wynika, że zahamowanie zmian klimatycznych może być osiągnięte tylko przez radykalne, szybkie i globalne zmniejszenie emisji. Niezbędna jest dokładna analiza przyczyn jej wzrostu oraz ocena skuteczności wprowadzanych instrumentów politycznych.
Emisja w sektorze transportu
Według raportu IPCC z 2007 r. sektor transportu jest odpowiedzialny za 23% emisji CO2 związanej z energią (74% tej emisji powstaje w ruchu drogowym). Nie ulega wątpliwości, że w sektorze transportu emisja wzrastała w ostatniej dekadzie szybciej niż w innych sektorach. W emisji z kopalnych źródeł energii dominuje ropa naftowa (łącznie 95%), na benzynę przypada 47%, na olej napędowy - 31%. Główną przyczyną zwiększającej się emisji jest wzrost gospodarki, dotyczy to także transportu. Większość mieszkańców na świecie nie ma samochodu, ale wraz ze wzrostem zamożności średniej klasy społeczeństwa, zwłaszcza w Azji, rośnie poziom motoryzacji (ze względu na rosnącą mobilność, ale także na status społeczny).
Transport towarowy rozwija się jeszcze szybciej niż indywidualny transport zmotoryzowany. Wprawdzie załamanie eksportu przyniesie krótkotrwały spadek emisji, ale przy ogólnym wzroście handlu zagranicznego transport towarowy szybko odzyska poprzedni poziom i będzie dalej rosnąć z uwagi na silne powiązania rynków światowych.
Według obecnych trendów rozwojowych w transporcie emisja będzie wzrastać o 50% do 2030 r. i o 80% do 2080 r. W 2004 r. 36% całej emisji przypada na kraje nie należące do OECD; do 2030 r. ich udział wzrośnie do 46%. Ta prognoza przyjmuje, że nie dojdzie do znacznego zmniejszenia emisji. Dla uzyskania celu – wzrostu temperatury jedynie o 20 C - cały sektor związany z elektrycznością musi być zdekarbonizowany. Tylko w sektorze transportu będzie dopuszczalna emisja, ale o niższym niż obecnie poziomie. Oznacza to, że dekarbonizacja sektora transportu w krajach OECD nie będzie wystarczająca. Kraje rozwijające się też muszą zadbać o budowę infrastruktury o małej emisji CO2. Wymagania w stosunku do transportu w poszczególnych regionach mogą się znacznie różnić, przykładem są USA i Chiny.
USA
Transport jako przyczyna wzrostu emisji odgrywa w USA znacznie większą rolę niż w innych regionach świata. 1/3 całej emisji gazów cieplarnianych (33,1%) powstaje za sprawą transportu, natomiast w UE, a zwłaszcza w krajach rozwijających się, udział ten jest znacznie mniejszy. USA z emisją 2 GT (gigatony) CO2 rocznie odpowiada za blisko 1/3 światowej emisji dwutlenku węgla z sektora transportu. Udział USA zacznie się zmniejszać, ponieważ silnie rośnie emisja w krajach rozwijających się. Wysokie ceny benzyny w lecie 2008 r. i początek kryzysu światowego spowodowały zmniejszenie emisji w transporcie amerykańskim o blisko 4,6% w stosunku do 2007 r. Tak duzy udział USA w emisji ma m.in. przyczyny geograficzne i historyczne: intensywne zagospodarowywanie rozległych obszarów kraju pociągało za sobą równie intensywny rozwój zmotoryzowanego transportu indywidualnego. W polityce transportowej USA priorytet ma budowa dróg, komunikacja zbiorowa jest zaniedbywana. Istniejąca infrastruktura transportowa utrudnia przestawianie się na bardziej zrównoważone systemy transportu. W okresie 1990-2008 emisja rosła równolegle z zapotrzebowaniem na przewozy (pkm). Zużycie paliwa jest w USA wyraźnie większe niż w UE (przy takich samych cyklach testów) i to pomimo znacznych usprawnień technologicznych. W końcu lat 70. poprawiła się wydajność paliwa (wskaźnik odległości na jednostkę paliwa) - w efekcie dwóch kryzysów paliwowych, ale w następnych latach stabilizowała się, a nawet lekko zmniejszała się. Natomiast nadal zwiększała się wydajność silników samochodowych. W efekcie moc pojazdów wzrosła o 120%, a ciężar o 30%, co zneutralizowało wydajność techniczną.
W reakcji na kryzys naftowy w USA wprowadzono w latach 70. normy zużycia paliwa (CAFE). Spowodowało to zmniejszenie udziału rynkowego „Wielkiej Trójki z Detroit” (GM, Chrysler, Ford), ponieważ producenci japońscy wprowadzili na rynki światowe znacznie wydajniejsze samochody. Dzięki naciskowi lobbystów Senat USA wprowadził obniżenie podatku dla pickupów i innych ciężkich pojazdów. Producenci amerykańscy zaczęli inwestować w ciężkie pojazdy o większej mocy, przez co znaleźli się w „położeniu bez wyjścia”, zakończonym czasowym bankructwem Detroit. To przykład jak decyzje polityczne mogą wpływać na postęp techniczny. Tłumaczy to również wysokie zużycie paliwa w USA; bez zmiany nastawienia politycznego emisja nie będzie się tam zmniejszać.
Chiny
Największym na świecie emitentem gazów cieplarnianych stają się teraz Chiny. W 2004 r. na tamtejszy sektor transportu przypadało tylko 9% emisji, ale udział ten szybko rośnie. Według scenariusza „Business as usual” transport chiński będzie w 2050 r. produkował 1,4 GT CO2 , tj. więcej niż UE, ale nadal mniej niż USA. Dynamika rozwoju sektora transportu w Chinach jest zależna od gospodarki, urbanizacji i motoryzacji. W krajach OECD 3/4 ludzi mieszka w miastach, ale w krajach rozwijających się tylko 40%. To się jednak bardzo szybko zmienia: Chiny są już teraz krajem o największej liczbie mieszkańców miast, a do 2030 r. ich liczba wzrośnie z 600 do 900 mln. Urbanizacja będzie po części napędzana przez rosnący dobrobyt, osiągany głównie w miastach. W wyniku postępującej decentralizacji miast ich rozrost następuje szybciej od wzrostu liczby mieszkańców. Oznacza to ponadproporcjonalny wzrost zapotrzebowania na przewozy, a zwiększające się dochody ludności dynamizują motoryzację. Jej poziom jest jeszcze poniżej 50 samochodów na 1000 mieszkańców. Następna dekada wykaże, czy Chiny osiągną poziom motoryzacji Korei Południowej i Japonii (500 samochodów/1000 mieszkańców), czy też pójdą za przykładem Singapuru (100 samochodów/1000 mieszkańców).
Scenariusze ratunkowe
Jakie są możliwości skutecznego utrzymania zmian klimatu w dopuszczalnych granicach? Pewną na to odpowiedź daje raport IPCC, a bardziej szczegółową - RECIPE (Report on Energy and Climate Policy in Europe) - raport dotyczący energii i zmian klimatu w Europie z 2009 r., opracowany przez poczdamski instytut badań nad klimatem.
RECIPE próbuje określić optymalną drogę do gospodarki o niskiej emisji CO2 (Low Carbon), rozpatrując strukturalne modele o różnej gospodarce energetycznej, sprawdzane przy różnych założeniach. Podstawowym warunkiem tych modeli jest nieprzekraczanie określonych wskaźników koncentracji w atmosferze - ok. 450 ppm - by z 50-proc. prawdopodobieństwem osiągnąć cel +20 C. Modele badano według dwóch scenariuszy. Okazuje się, że w każdym przypadku sektor transportu może się przyczynić w istotnym stopniu do zmniejszenia łącznej emisji. W pierwszym modelu – IMACLIM - uniknięcie nadmiernego wzrostu emisji jest osiągane poprzez:
a) zwiększenie wydajności energetycznej pojazdów silnikowych, b) wprowadzenie pojazdów hybrydowych Plug in (PHF - bateria akumulatorów ładowana na postoju za pomocą wtyczki z gniazdka zasilającego) oraz zmniejszanie intensywności transportowej gospodarki poprzez środki infrastrukturalne. PHF umożliwia napęd pojazdów energią odnawialną (wiatr i słońce).
W drugim modelu - REMIND - zmniejszenie emisji jest osiągane przede wszystkim dzięki wykorzystywaniu rolniczych surowców napędowych oraz CCS (Carbon Capture and Storage) - wychwycenie węgla i przechowywanie. Biomasa byłaby używana jako paliwo oraz do produkcji wodoru, który będzie też pozyskiwany z węgla (przez CCS). Zastosowane technologie są bardzo różne, a przede wszystkim w większości nie są jeszcze wypróbowane na większą skalę.
Modele te mają jednak także pewne wspólne cechy: wykazują wyraźnie, że koszty osiągnięcia celu (stabilizacja na poziomie 450 ppm) są możliwe do przyjęcia i będą wynosić od 0,1% do 1,4% PKB. Wykazuje to raport Sterna (The Economics of Climate Change. The Stern Review. Cambridge University Press. New York).
Instrumenty polityczne
Emisja dwutlenku węgla w transporcie zależy od następujących czynników: wielkości CO2 w energii, zużycia energii na przebycie określonej odległości i zapotrzebowania na przewozy na daną odległość. Istnieją instrumenty rynkowe, jak np. podatek od CO2, czy handel emisjami, które oddziaływują na całą emisję, tzn. uwzględniają wszystkie czynniki. W ramach każdego z tych czynników istnieją różne możliwości zmniejszenia emisji. Dlatego istnieją instrumenty oddziaływujące na poszczególne czynniki emisji. Dotyczy to zwłaszcza instrumentów regulujących zawartość dwutlenku węgla w paliwie.
Biopaliwo
Ma ono wsparcie polityczne na całym świecie. Głównym instrumentem są regulacje dotyczące domieszek (UE, USA, Brazylia, Indie). Celem stosowania domieszek biopaliwa jest zmniejszenie zależności od importu ropy naftowej oraz redukcja poziomu CO2 w spalinach. Przyjmuje się przy tym fałszywe założenie, że emisja CO2 z paliwa rolniczego jest naturalna, ponieważ emisja powstająca podczas ich spalania została związana przy uprawie roślin. Dotyczy to szczególnie kukurydzy w USA, zajmującej bardzo duże powierzchnie, ale lepiej wygląda bilans brazylijskiej trzciny cukrowej.
W 2022 r. domieszka paliwa rolniczego w USA ma wynosić 36 mld galonów, tj. 1/4 paliwa. Ponad 10 mld galonów ma pochodzić z upraw rolniczych, tj. z kukurydzy. Z uwzględnienia całego bilansu CO2 wynika, że domieszki mogą być nieskuteczne, a nawet wręcz bezproduktywne. Celem powinno być promowanie takich paliw z produkcji rolniczej, które będą się charakteryzowały się mniejszą zawartością dwutlenku węgla.
Instrumentem prowadzącym do tego celu jest kalifornijska norma paliwa o niskiej zawartości węgla - LCFS (Low Carbon Fuel Standard) oraz dyrektywa europejska Fuel Quality Directive COM-2007-18. Celem tych unormowań jest 10-proc. redukcja zawartości CO2 w paliwie; są one przy tym neutralne technologicznie: decyduje tylko zawartość dwutlenku węgla. Absolutny limit emisji (CAP) i handel emisjami prowadzą do emisji niweczącej takie zachęty. Oferent paliwa musi zdobyć odpowiedni certyfikat o zawartości CO2 w paliwie, chce zatem mieć paliwo o możliwie niskiej ilości dwutlenku węgla. Ponadsektorowy CAP obowiązuje automatycznie także elektromobilność, i to przy jego relatywnie niskich kosztach, oznacza więc równe warunki startu dla wszystkich technologii i paliw. Ponadto handel emisjami w sektorze transportu oznacza konieczność szczegółowej analizy cyklu życia paliwa, w oparciu o normy zawartości CO2. Pod pewnym względem można więc mówić o ewolucji instrumentów politycznych dla regulacji poziomu dwutlenku węgla. Rzeczywista ich siła ujawni się dopiero wtedy, gdy zostaną objęte nimi wszystkie sektory gospodarki. Gdy zobowiązania do redukcji zostaną podzielone na możliwie dużą liczbę sektorów, to jej koszty będą malały z każdym kolejnym sektorem, nawet wtedy gdy w którymś z nich występują tylko względnie kosztowne możliwości ograniczenia redukcji. Oznacza to, że CAP obejmujący wszystkie sektory powoduje średnio niższe koszty redukcji niż w przypadku, gdy różne sektory mają własne CAP.
Nasuwa się pytanie, czy absolutny limit emisji i instrumenty polityczne, jak np. podatek od CO2 czy handel emisjami, są wystarczające dla realizacji efektywnej polityki klimatycznej? Byłoby to możliwe w warunkach statycznych, ale realia rynkowe komplikują sprawę.
Optymalne pod względem kosztów długofalowe rozwiązania nie mogą być realizowane, ponieważ niezbędne do tego działania (np. prace badawcze i rozwojowe) nie będą prowadzone przez firmy prywatne; każda inwestycja w tej dziedzinie przynosi korzyść i innym uczestnikom rynku. Sensowne rozwiązania mogą dotyczyć normalizacji paliwa o małej zawartości CO2. Z drugiej strony, konsumenci niekoniecznie działają racjonalnie z ekonomicznego punktu widzenia. Można to wykazać na przykładzie wydajności pojazdów. Często samochód wydajny pod względem energetycznym nie jest kupowany, jeżeli dodatkowe koszty amortyzują się dopiero po 2-3 latach. Wskazuje to, że bodźce cenowe w handlu emisjami nie są wystarczające.
W 2009 r. w USA znacznie zwiększono normy CAFE, podwyższając przebieg przy średnim zużyciu paliwa (w milach na 1 galon): z 25 do 35,5 w 2016 r., co pozwoli na zaoszczędzenie 0,9 GT CO2. Tego rodzaju regulacja jest najprostszym i najbardziej skutecznym instrumentem przyjaznej dla klimatu polityki w USA. W Chinach normy zużycia paliwa są bardziej restrykcyjne niż w USA; chodzi tam przede wszystkim o spowolnienie dynamicznej motoryzacji. Tradycyjne miasta chińskie są idealne dla transportu niezmotoryzowanego i transportu publicznego. Jednak szybki wzrost dochodów ludności oraz urbanizacja spowodowały gwałtowny wzrost liczby samochodów w miastach, co prowadzi do bardzo wysokich kosztów zewnętrznych transportu (zanieczyszczenie powietrza, hałas, zatory, opóźnienia w kursowaniu środków transportu). W Pekinie koszty społeczne zmotoryzowanego transportu znacznie przekraczają koszty zmian klimatu. Chińska polityka transportowa musi więc być nastawiona nie tylko na ochronę klimatu, ale przede wszystkim na spójną strategię zrównoważonego rozwoju. Obecnie planowane są olbrzymie inwestycje w zakresie infrastruktury transportu miejskiego dla dodatkowych 300 mln mieszkańców miast. Instrumenty zrównoważonego rozwoju i zagospodarowywania obszarów miejskich są znane. Barierą ich zastosowania w miastach chińskich są przede wszystkim względy natury politycznej. Oprac. J. Ostaszewicz
46. Telematyka w transporcie w roku 2050. Dumont A.-G.: Télématique des transports en 2050. Strasse und Verkehr. - 2010, nr 1-2, s. 16-19. Słowa kluczowe: transport, telematyka, strategia, 2050, system inteligentny transportu, technologia informatyczna, system informacyjny, ruch drogowy, zarządzanie, infrastruktura transportu, system automatyczny, finansowanie.
Telematyka znajduje się obecnie w stadium pełnego rozwoju; jej stosowanie jest bardzo obiecujące. Umożliwia ona określanie kierunków rozwoju inteligentnych systemów transportowych; wdrażanie eksploatacyjne obecnych osiągnięć może zrewolucjonizować transport w 2050 r., może też przynieść rozwiązania problemów, które dzisiaj wydają się być nie do pokonania. Przykładem może być błędna prognoza naukowców z 1956 r. dotycząca liczby pojazdów samochodowych w Szwajcarii: w 1980 r. miała się ustabilizować na poziomie 1 miliona, tymczasem obecnie przekracza już 4 mln. Stosunkowo łatwo jest przedstawić sytuację w perspektywie 40 lat; ryzyko jest niewielkie. Bez odwoływania się do fantazji naukowych można dokonać ekstrapolacji osiągnięć technologicznych i obecnych wizji transportu w realia roku 2050. Telematyka wnosi rozwiązania technologiczne i usługowe korzystne dla mobilności wszystkich rodzajów. Realna jest możliwość optymalizowania obecnej sytuacji w komunikacji przy wsparciu technologicznym łączącym osiągnięcia informatyki i telekomunikacji. Zasady zrównoważonego rozwoju są realizowane praktycznie przez równoważenie potrzeb środowiska naturalnego, ekonomii i postępu społecznego.
Zaawansowana technologia
Załóżmy, że w 2050 r. dysponujemy standardowym pojazdem wyposażonym w cztery koła, autonomiczny system napędowy i miejsca siedzące dla pasażerów zwróconych twarzą w kierunku ruchu. Jazda odbywa się w ciszy i bez emisji zanieczyszczeń dzięki wykorzystaniu energii elektrycznej uzyskanej ze złóż geotermalnych i przy pomocy kontrolowanej syntezy jądrowej. Stosowanie silników wiatrowych zostało pod naciskiem społecznym zabronione. W 2040 r. może pojawić się ergonomiczna forma pojazdu dysponującego niezależnym, miniaturowym napędem każdego koła, z kontrolą stanu i z odzyskiem energii kinetycznej. Obserwacja terenu odbywa się przy pomocy radaru, czujników optycznych działających w podczerwieni i dźwiękowych, analizujących przestrzeń w pobliżu pojazdu. Nadzorowane są wyjścia awaryjne, uruchamianie poduszek bezpieczeństwa oraz reakcja systemu sterowania trajektorią ruchu pojazdu. Informacje są przekazywane bezprzewodowo do pozostałych uczestników ruchu drogowego, znajdujących się w pobliżu poruszającego się pojazdu. Lokalne informacje meteorologiczne (temperatura powietrza i nawierzchni drogi, wilgotność powietrza, wiatr i opady atmosferyczne) są także zbierane przez pojazd i przekazywane innym użytkownikom.
Zasady transmisji i zakres informacji niezbędny dla takiego systemu opracowano już na początku 2000 r. w konsorcjum komunikacyjnym Car 2 Car (projekt CVIS - Cooperative Vehicle Infrastructure Systems). Informacje dotyczące położenia pojazdu są wysyłane za pośrednictwem sieci oczkowej (na wzór internetu) do innych użytkowników znajdujących się w pobliżu oraz do naziemnych ośrodków kontroli i pobierania danych. Prace w zakresie utrzymania są programowane w zależności od stanu funkcjonalnego i struktury drogi lub systemu szynowego. Niektóre ciężkie pojazdy drogowe lub wagony są wyposażone w czujniki deformacji nawierzchni i urządzenia radarowe do analizy stanu infrastruktury. W oparciu o dane dotyczące zastosowanych materiałów drogowych i aktualnego natężenia ruchu istnieje możliwość przewidzenia zmiany stanu technicznego drogi i ryzyka wystąpienia zagrożenia dla ruchu. Określa się w ten sposób konieczne do przeprowadzenia czynności utrzymania oraz niezbędne koszty finansowe.
Postęp technologiczny w 2040 r. pozwoli już na wyposażenie każdej osoby w układ elektroniczny (chip), zaszyty pod skórą. Ochronę sfery prywatnej powinny zapewnić regulacje prawne. Sytuacja w ruchu jest odtwarzana w czasie rzeczywistym w celu uniknięcia niebezpieczeństwa wywołanego przez komputer, który wykorzystuje dane z sąsiednich pojazdów. Aplikacja komputerowa uwzględnia potencjalne zamiary innych użytkowników, pobierając informacje z ich osobistych chipów. Takie rozwiązanie jest bardzo przydatne dla zapewnienia bezpieczeństwa pieszych. Automatyczne prowadzenie pojazdu jest również możliwe. Grupy pojazdów są formowane automatycznie wzdłuż osi ruchu na autostradzie. Kontrolowany jest tor jazdy, korygowane są błędy kierowców i odstępy między pojazdami. Kierowanie ruchem wspomagane komputerem z wykorzystaniem systemów sterowania następstwem pojazdów opracowała dla lotnictwa firma Garmin już w latach 90. Dokładne ustalanie położenia stanowi podstawowy warunek budowy i rozwoju systemów telematycznych (amerykańskiego GPS i europejskiego Galileo). Obecnie oczekuje się uruchomienia dwóch sieci łączności satelitarnej (Chiny i Indie), wykorzystujących najnowszą technologię w zakresie zastosowania fal milimetrowych.
Zarządzanie i finansowanie
Natłok informacyjny zmusza przedsiębiorstwa do wprowadzania zarządzania ruchem drogowym. Zastępują one w tym zakresie administrację państwową, która nie wyposaża sukcesywnie infrastruktury w kompleksowe systemy czujników i sygnalizację. Charakter transportu publicznego (pociąg, metro, autobus) pozwala na wprowadzanie systemów automatycznego prowadzenia ruchu. Można zrezygnować z przygotowania rozkładów jazdy na najbardziej obciążonych kierunkach: popyt na przewozy zaspokaja oferta adaptowana w czasie rzeczywistym. Pojazdy są włączane do ruchu stosownie do aktualnych potrzeb. Zaproponowany już w latach 80. model Serpentine, według którego pojazdy indywidualne byłyby dostępne w całym regionie, poniósł porażkę, ponieważ nie integrował interesów wielu użytkowników, transportu zbiorowego i multimodalnego.
Przewiduje się, że w 2050 r. finansowanie infrastruktury transportu będzie się odbywało w oparciu o opłaty za jej użytkowanie. Zajęcie przestrzeni publicznej jest podstawą do pobierania opłat, cena jest kształtowana w funkcji obciążenia społeczeństwa (bezpieczeństwo, hałas, zanieczyszczenia, zajęty grunt). Pozyskane pieniądze są rozdzielane pomiędzy służby państwowe, prowadzące eksploatację i nadzór. Większa część jest jednak przyznawana spółkom prywatnym, zapewniającym bezpieczeństwo, utrzymanie w warunkach zimowych, pozyskiwanie danych, zarządzanie potokami ruchu i konserwację. W 2050 r. każda ze zdobyczy związana z mobilnością (atrakcyjność przemieszczania się, swoboda podróżowania, przyjemność prowadzenia pojazdu) będzie zachowana. Nową sytuacją jest konieczność zapewnienia bezpieczeństwa za pomocą kontroli globalnej, która jest w stanie zrównoważyć słabości psychofizyczne człowieka. Oprac. M. Ucieszyński
Data utworzenia: 18/05/2010 @ 10:33
Ostatnie zmiany: 18/05/2010 @ 10:33
Kategoria: BI Numer 2010/04
Strona czytana 415 razy
Podgląd wydruku
Wersja do druku
|