Környezet, energia és közlekedés PORTAL írásos oktatási segédanyag

1 www.eu-portal.net

Előszó a tananyag használatához: A PORTAL projekt célja az EU kutatási eredmények gyorsabb adaptálása a helyi és regionális közlekedés szintjén. Ezt a célt új oktatási tananyagok és tanfolyamok létrehozásával kívánja elérni. A projekt haszonélvezői (célzott személyei) a felsőfokú oktatási intézmények. A projektek nagy száma és mérete lehetetlenné teszi minden egyes eredmény részletes közlését, azaz jelen írott dokumentumban való közreadását. Az itt látható anyag legfőbb feladata, hogy PORTAL-ként, azaz kapuként működjön, hogy hozzásegítse az olvasót további információ(k)hoz. Ezért sem állíthatjuk, hogy teljes és lezárt anyagról van szó. Az oktatók elvárásainak skálája igen nagy - ‘az EU-kutatásának felmérési eredményeinek keresése egy meghatározott témakörben’-től egészen az ‘egy kutatási projekt különleges eredményeinek részletes kimutatása’-ig terjed. Megkíséreltünk kompromisszumot kötni és -az adott lehetőségek szerint- az összes felhasználói csoport elvárásainak megfelelni. Az itt látható gyűjtemény az egyes EU kutatások eredményeit, valamint kiegészítő nemzeti kutatási eredményeket tartalmaz. A PORTAL köszönetet mond partnereinek az itt látható projektekben való együttműködésükért. A projektek teljes listája, a konzorcium, valamint a felhasznált irodalom listája az anyag végén található. A jelenlegi anyagot a ‘Környezet, energia és közlekedés’ címszó alatt Sergio Mitrovich (ENEA – Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’Ambiente) állította össze 2001-ben, majd egy előadásokat is tartalmazó workshop folyamán került átformálásra 2002-ben. COST Action 319 MEET COMMUTE ARTEMIS


2 www.eu-portal.net

Tartalomjegyzék 1. Bevezetés ......................................................................................................4 1.1 1.2 1.3 1.4

Meghatározás ............................................................................................................ 4 Célkitűzések és készségek ...................................................................................... 5 Kihívások, feladatok ................................................................................................. 5 Kapcsolat az EU irányelvekkel................................................................................. 6 Mit mond az EU közlekedés-politikája a környezetről, az energiáról és a közlekedésről?..... 6

2. Tartalom ........................................................................................................8 2.1

A közlekedés környezeti hatásai ............................................................................. 9 Az ismertetett szennyezőanyagok .......................................................................................... 9 Az energia-fogyasztás és kibocsátás számítási módszerei ................................................. 11 A közúti közlekedés nyilvántarásának eszközei................................................................... 11

2.2

A közúti közlekedésből származó szennyezőanyag-kibocsátás becslése ........ 12 Alapelvek .............................................................................................................................. 12 Közúti közlekedési károsanyag kibocsátási modellek .......................................................... 16 Járművek kategorizálása...................................................................................................... 20 A közúti forgalom összetétele............................................................................................... 21

2.3

Forró emisszió (a normál üzemi működés kibocsátásai) .................................... 26 A MEET módszer szerinti alapegyenletek ............................................................................ 26 Személygépkocsik és könnyű tehergépjárművek forró emissziós tényezői ......................... 27 Nehéz tehergépjárművek forró emissziós tényezői.............................................................. 28 Robogók és motorkerékpárok .............................................................................................. 29 Az emissziót befolyásoló egyéb paraméterek ...................................................................... 29

2.4

Elinduláskor keletkező többlet kibocsátások....................................................... 31 Egy utazásindításra vonatkozó többlet kibocsátások általános képlete ............................... 31 Egyéb járműtípusok .............................................................................................................. 34

2.5 2.6

Párolgási veszteségek............................................................................................ 35 Alternatív üzemanyagok és jövőbeli technológiák .............................................. 38 Fejlesztett üzemanyagok – jelen és közeljövő ..................................................................... 38 Új jármű kategóriák............................................................................................................... 39 Új jármű technológiák ........................................................................................................... 41 Más üzemanyagok................................................................................................................ 44

3. Példák és tanulmány oldalak ..................................................................... 48 3.1 3.2

Mintafeladat az indítási többletkibocsátások számítására.................................. 48 További gyakorlati alkalmazások .......................................................................... 48

4. Irodalom ...................................................................................................... 49 5. Szószedet .................................................................................................... 54 6. Környezet, energia és közlekedés – a projektek konzorciumai.............. 56


3 www.eu-portal.net

1. Bevezetés 1.1

Meghatározás

A Környezet, energia és közlekedés rész a helyi és a regionális városi közlekedés közötti kapcsolatról, az energia-fogyasztásról és környezeti hatásairól szól, elsősorban a közúti közlekedés vonatkozásában. A definíció szerint e résznek a következő főbb pontokat kell magába foglalnia: •

A kibocsátott szennyezőanyagok és a közúti forgalomban felhasznált energia becslésére alkalmazott módszerek;

•

A szennyezőanyag-kibocsátást és az energia-fogyasztást befolyásoló főbb paraméterek;

•

Emissziós modellek és a hozzá kapcsolódó számítógépes programcsomagok;

•

Módszerek számbavétele és életciklus emissziók;

•

Intézkedések a szennyezőanyag-kibocsátás és az energia-fogyasztás csökkentésére;

•

Környezeti hatások értékelése és a jövő közlekedési szcenáriói.

A fent nevezett téma azonban túl széleskörű ahhoz, hogy minden pontot megfelelő mélységben tárgyaljunk egyszerre. Tekintetbe véve, hogy – a WP1 eredményei és a rendelkezésünkre álló leírások és információk szerint – az egyetemisták a legfontosabb felhasználók és valamennyi, a fent nevezett témákról általános képet adó oktatási program áll már rendelkezésre, úgy döntöttünk, hogy kiválasztjuk a legérdekesebb pontokat és azokat részletezzük ahelyett, hogy általánosságban beszélnénk az összesről. Az első négy pontot találtuk a leghasznosabbnak. Ez az írásos anyag tehát a közúti közlekedés szennyezőanyag-kibocsátás becslésének és az energia-fogyasztás becslésének módszereire összpontosít és alapját főként a MEET/Cost Action 349 és a COMMUTE projektek következtetései képezik. A két utolsó ponttal (a szennyezőanyag-kibocsátás csökkentésére tett intézkedésekkel és a környezeti hatások értékelésével) nem foglalkozunk a 2. fejezetben, de tájékoztatást adunk, illetve utalást teszünk a témához kapcsolódó EU tervek (t.i. Cantique, Fantasie, Jupiter, stb.) legérdekesebb eredményeire.


4 www.eu-portal.net

A témához a következő munkarészek is kapcsolódnak: •

“Mobilitás menedzsment”, “Városi áruszállítás” és “Gazdaság és árképzés” a közlekedési igényekre és a forgalom jellegzetességeire vonatkozóan;

•

“Modellezés és adatfeldolgozás” a mobilitásra, szennyezőanyag-kibocsátásra, az energiafelhasználásra és a légszennyező anyagok eloszlására vonatkozóan;

•

A légszennyező hatások az emberi szervezetre és a környezetre.

1.2

Célkitűzések és készségek

A képzés célja – mely megegyezik az 1.1 pontban említettekkel – a következő. A “Környezet, energia és közlekedés” oktatási program legelején a hallgatókat tájékoztatni kellene a városi – főként nagyvárosi, illetve sűrűn lakott területek – közlekedés miatt felmerülő környezeti problémák súlyosságáról. Ezért szükséges a közlekedés, azon belül pedig elsősorban az egyéni közlekedés által okozott, az emberi szervezetre, a területi és a globális környezetre gyakorolt hatalmas károk bemutatása. Így a hallgatók tudomást szerezhetnek a következőkről: •

A kibocsátott szennyezőanyagok, a városi forgalomban felhasznált energia becslése;

•

A szennyezőanyag kibocsátásának és az energia-felhasználás szintjeinek számítására kidolgozott módszerek európai és a világ más táján élő szakértők elfogadásával;

•

A főbb szennyezőanyag-kibocsátó eszközök, a megfelelő adatbázisok és szoftvercsomagok;

•

A szennyezőanyag-kibocsátás és a közúti közlekedésből származó energiafogyasztás csökkentésére alkalmas új technológiák (alternatív üzemanyagok és a jövő járművei) és ezek jövőbeli irányzatai.

A hallgatók a megszerzett gyakorlatias szaktudással a fent nevezett témában képessé válhatnak hasznos szaktanácsadásra a városi közigazgatásban. Különösen az oktató modul végén kell teljesíteniük a MEET módszer a szennyezőanyagkibocsátás és a közúti közlekedésből származó energiafogyasztás becslésének gyakorlati alkalmazásait.

1.3

Kihívások, feladatok

Ezen a téren az EU feladata a szennyezőanyag-kibocsátás és a közúti közlekedésből származó energiafogyasztás csökkentése, az ezzel kapcsolatos környezeti hatások (főleg a város területén létrejött légszennyezés, az emberi szervezetre, a helyi és regionális környezetre gyakorolt hatások és az üvegházhatású gázok termelésének) csökkentésével, a gazdasági növekedés befolyásolása nélkül.


5 www.eu-portal.net

Vagyis a cél a fenntartható közlekedési fejlődés. Ezen feladatok megvalósítására néhány speciális célkitűzésünk a következő 5 évre: •

Több korlátozó-, a levegő minőségével kapcsolatos szabvány létrehozása;

•

Az új, továbbfejlesztett üzemanyagok bemutatása, a piacra való bevezetése, ezáltal - az új környezeti előírásoknak megfelelően - alacsonyabb emissziót előidézve;

•

Alacsony szennyezőanyag-kibocsátású járművek bemutatása, a szigorúbb emissziós szabványoknak megfelelően;

•

A forgalmi adatgyűjtések és statisztikai adatok szabványosítása és összehangolása minden EU tagállamban;

•

További kutatási tevékenységek az emissziós tényezők adatbázisainak és a speciális járműcsoportokkal (pl. HDV, robogók) kapcsolatos tevékenységek tökéletesítésére, és azon szennyezőanyagok vizsgálatára – apró szemcsékből álló anyagok, aromás vegyületek melyekről eddig nem sok adatunk van.

•

További kutatási tevékenységek a pillanatnyi jármű-emissziókon, a használható sebesség profilok adatain, az emissziós térképeken, és a vezetési szokásokon alapuló modellekkel kapcsolatosan.

1.4

Kapcsolat az EU irányelvekkel

Mit mond az EU közlekedés-politikája a környezetről, az energiáról és a közlekedésről? A legtöbb, de talán az összes - a közös európai közlekedéspolitikát támogató Bizottság által kiadott dokumentumban a környezeti problémák és az energiafogyasztás volt a legnagyobb érdeklődést kiváltó téma (melyet szorosan követett a torlódások rohamos növekedése) és elismerték ennek fontos szerepét a városi és regionális közlekedés területén. Így óriási vállalkozás lenne (és e dokumentum határain biztosan túllépne) teljes képet vázolni az összes kapcsolódó irányelv megállapításairól. Általában véve a bemutatást a különféle hivatalos dokumentumok nyújtotta szemléletek áttekintésére korlátozzuk. A dokumentum többi részéhez igazodva a környezeti károsító tevékenységek becslésének különféle módszereire, és ezeknek az utóbbi évtizedben megalkotott közös európai közlekedési irányelvekben játszott szerepére fektetjük a hangsúlyt. 1990-ben adták ki a zöld könyvet A városi környezetről, COM(90)218 címmel. Ebben megállapítják, hogy az ipar és a fűtés nagy részben volt felelős a városi levegőszennyezési gondokért, de nagy előrelépések tapasztalhatók a technológiai fejlesztések eredményeként. A közlekedés vonatkozásában más a helyzet, ugyanis ha az összes kibocsátást csökkenteni akarjuk, akkor a technika fejlődésével kell kompenzálni a gyorsan növekvő gépjárműtulajdonlási arányt és a gépjárműforgalmat. A dokumentum sajátos központi témájához kapcsolódva (légszennyező anyagok emissziójának becslése), A városi környezetről c. kiadvány a közös szabvány és az ide tartozó emissziós, valamint légszennyezési adatszerzés hiányát is tárgyalja. Például ezen szabványok hiánya akadályozza meg a hatások pontos kiértékelését, amelyeket a közösségi irányelveknek


6 www.eu-portal.net

tartalmazniuk kellett volna, vagy tartalmazniuk kellene a jövőben, a környezet jobb minősége érdekében. Ezek az irányelvek vonatkozhatnának például a határkoncentrációkra, a járművek és az üzemanyag-technológiák emissziós szabványaira. Egy új zöld könyv, az 1992-ben kiadott A közlekedés hatása a környezetre, COM(92)46 már nem csak a városi környezeti problémákra koncentrál. A könyvet az Európa Parlament 1991ben elfogadott döntésének eleget téve adták ki. Ebben a parlament „felszólítja a Bizottságot, hogy terjessze elő a Tanács keretprogramját az optimális környezeti védelemről az európai közlekedés piacán”. Itt a tisztább technológiák bevezetésére megfogalmaztak egy tervet, amely az alacsony emissziójú technológiák kötelező bevezetésekor alkalmazandó határértékeket és dátumokat egyesíti a jogtanácsosi kezdeményezéssel. Célja, hogy arra ösztökélje az ipart és az egyéneket, hogy még a végső határidő előtt válasszanak az alternatívák közül. Az értekezés az emissziók működési jellemzőinek fontosságát is bemutatja. A „foglaltsági arány” változásainak fontosságát (pl. csak 1 ember ül csúcsidőben az autójában) ismerik el először, majd egy környezetbarát sebességhatár betartását javasolják. Habár speciálisan a tömegközlekedést állítjuk középpontba, az 1995-ben kiadott A városlakók hálózata COM(95) 601 című zöld könyv beszámol néhány általános, kezdeti környezeti hatáscsökkentő célkitűzésről. Egy ilyen kezdeményezés egy minden részletre kiterjedő javaslatot, irányelvet jelent a levegő minőségére, hatásosan alacsony határértékekre (azon szennyezők határértékeire, amelyeket már korábban megállapítottak) és más szennyezőanyagok határértékeinek bevezetésére vonatkozóan. A kedvező és eredményes díjszabás a közlekedésben COM(95)691 című zöld könyv több különböző megközelítésből tárgyalja, hogyan hozhatók közelebb egymáshoz a közlekedés tényleges költségei a felhasználókkal. A fejtegetés részeként tárgyalják a különböző „hatalmi” pontok szerepét a kipufogógázok csökkentésében. Jelentős kibocsátás-csökkentést értünk el a törvényhozói korlátok emissziós szabványokhoz igazításával, „tipikus” vezetési feltételek figyelembevételével. Első lépésként a határköltségű díjazás, a csökkentések „optimális” módszere, ösztönzőleg hatna a gépjárműhasználókra: pl. a vezetési stílus változtatása (sebesség) hatással lenne a kipufogórendszer emisszióira. Jelenleg a műszaki problémák gátolják az ilyen optimális eljárásokat. Ugyanúgy mint a korábbi, irányelveket tartalmazó dokumentumokban, a mostanában kiadott Európai közlekedés politika 2010-re: a döntés ideje COM(2001) 370 című fehér könyv is nagy hangsúlyt fektet a környezeti problémákra, főként a légszennyezésre. Mint általában a vita folyamán, a helyi légszennyező anyagok helyett a globális veszélyt jelentő üvegházhatású gázokra koncentráltak. Ezen emissziók csökkentése szükséges, így a Fehér könyv javaslata szerint a közúti forgalom szén-dioxid kibocsátását 25%-kal kellene csökkenteni 2008-ig. Ennek eléréséhez egy egyesített stratégiára lenne szükség: az energia-fogyasztás csökkentésére az ipar és a sebesség-befolyásolás együttműködésére lenne szükség, a csökkentendő utaskm szem előtt tartásával.


7 www.eu-portal.net

2. Tartalom Ahogy már a bevezetőben említettük, ez a rész a közúti közlekedésből származó szennyezőanyag-kibocsátás és az energiafogyasztás becslésére használható módszerekre összpontosít. A szennyezőanyag-kibocsátásról és az energiafogyasztásról szóló, Európa-méretű kutatási tevékenységek legfrissebb, végső formába öntött változata a COST 319 és a MEET. A COST319 “A közlekedési szennyezőanyag-kibocsátás becslésével”, míg a MEET – a 4. közlekedési keretprogramon belül – “A közlekedés emisszióinak becslésére használható módszerekkel” foglalkozott. A rendelkezésre álló nagy számú módszer közül a MEET módszert alkalmazva a témakört mélységeiben; jól részletezett, jól kidolgozott leírással ismerhetjük meg, a gyakorlatias alkalmazhatóság érdekében, a hallgatók igényeihez igazítva. Következésképpen a következő szakaszok nagy része – a táblázatok és grafikonok többsége – a MEET projekt végső jelentéséből (teljesítés 22) származnak, melyeket a COST 319-cel együtt hozott létre a Transport Research Laboratory [Közlekedés Kutatási Laboratórium], az Európai Bizottság kérésére (Copyright TRL 1999). Európai Bizottság DGVII. A jelentés szerzői: J.Hickman, D. Hassel, R.Joumard, Z.Samaras, S.Sorenson. Az előzetes anyag néhány pontját egységbe rendeztük a COST 319 (A közlekedés szennyezőanyag-kibocsátásának becslése) végső jelentésének részleteivel és kiegészítettük a COST 346-tal, valamint az ARTEMIS-szel, amely a legjobb ismereteket adja néhány speciális dologgal kapcsolatban (pl. kétkerekű járművek szennyezőanyag-kibocsátása, új technikák az emissziók mérésére). Az összes kapcsolódó irodalom megtalálható a 4. fejezetben. A bevezetőben is már említett számos indok miatt, az emissziók csökkentésére tett intézkedésekkel és az új közlekedési technológiák energetikai és környezeti értékeléseinek módszereivel nem foglalkozunk a következő fejezetekben, hanem rögtön a következő forrásra ugranánk, mely az interneten megtalálható: −

CANTIQUE – Concerted Action on Non Technical measures and their Impact on air Quality and Emissions: Deliverable 6 (final report) [A nem műszaki jellegű intézkedések és azok levegőminőségre és emisszióra gyakorolt hatásainak összehangolt tevékenysége: Következtetések 6 (végső jelentés)];

−

Jupiter 2: Következtetések 6 (járművek és üzemanyagok);

−

Fantasie – Új technológiák és környezeti témák: végső jelentés;

−

Utopia – Urban Transport Options for Propulsion systems and Instruments for Analysis [A különböző meghajtási rendszerek és vizsgálati berendezések lehetőségei a városi közlekedésben: végső jelentés].

Az említett CANTIQUE projekt általános ismeretanyagot nyújt a városi közlekedés emissziójának csökkentésére alkalmazható nagy számú, nem műszaki intézkedésekről, mint pl. a hatékonyságukról szóló - a különféle városok jellegzetességein is alapuló - alapos vizsgálatokról. Egy érdekes osztályozási, költség-hatékonysági, és költség-haszon elemzési módszert is bemutat.


8 www.eu-portal.net

Az említett CANTIQUE és a Jupiter 2 projekt az új járművek, üzemanyagok és ezek környezeti és energetikai hatásainak értékelésére ad egy hasznos módszert. Az UTOPIA és a FANTASIE projektek végső jelentései az új technológiák és környezeti hatásuk értékelésére, valamint a jövőbeli közlekedési rendszerek szcenárióinak előrejelzéseire mutat be érdekes módszereket.

2.1

A közlekedés környezeti hatásai

Az Európai Unióban az összes energia közel egyharmadát közlekedésre használjuk (az összes 992 Mtoe-ből 285 Mtoe 1995-ben)(1). Sőt, a közlekedésre használt energia mennyisége emelkedik, míg a másra használt mennyiségek viszonylag állandók: 1980 és 1995 között a közlekedési energia használata 45%-kal nőtt, míg az ipari és más célokra használt kb. 0,5%-kal csökkent. A közlekedési-kereslet szorosan összekapcsolódik a gazdasági fejlődéssel. A közlekedés értékes és fontos része a modern társadalmaknak, de egyre inkább a széleskörű és erősödő megléte tekinthető a nagy számú nem kívánatos mellékhatás fő közreműködőjének. A forgalmi torlódások kevésbé teszik kellemessé a várost, csökkentik a közlekedési rendszer hatékonyságát az utazási idő, az üzemanyag-fogyasztás és a járművezetőkben felgyülemlett stressz növelésével. A közlekedés egy nagyon fontos, káros környezeti hatása az atmoszféra szennyezése. Minden liter elégetett üzemanyag kb. 100 g szén-monoxidot, 20 g illékony szerves anyagot, 30 g különböző nitrogén-oxidot, 2,5 kg szén1. kép: Légszennyezés hatása gyerekekre dioxidot és más különféle – ólom, kén és finom részecskéket tartalmazó - anyagot bocsát ki. Ezek az összetevők bizonyos mértékig a légszennyezési problémákkal kapcsolhatók össze: az egészségre gyakorolt hatásaitól kezdve a globális hatásig, az üvegházhatásig.

Az ismertetett szennyezőanyagok A közlekedés által termelt nagy számú különböző anyagokat általában szennyezőknek nevezzük. Ezek termelődésének mértékét (pl. emissziós tényezőket) néhány esetben részletesen vizsgálták, a többi esetben kevés adat áll rendelkezésre, melyek nem elegendők a lényeges tevékenységek reprezentálására. Következésképpen néhány szennyezőanyagra és járműkategóriára megtalálhatók az emissziós tényezők, másokra csupán becslések adhatók, mivel kevés a felhasználható információ.

2. kép: Légszennyezés hatásai műemlékeken Környezet, energia és közlekedés PORTAL írásos oktatási segédanyag

9 www.eu-portal.net

A szennyezőanyagok egy általános listája a következőket tartalmazza: •

szén-dioxid - CO2 (törvényileg még nem szennyezőként, hanem az üvegházhatásban való közreműködése miatt jelenik meg);

•

szén-monoxid – CO;

•

illékony szerves anyagok (a szénhidrogénekkel is azonosítják) - VOC (HC);

•

különböző nitrogén-oxidok – NOX;

•

aprószemcsés anyagok – PM;

•

kén-dioxid - SO2;

•

ólomtartalmú vegyületek – Pb;

•

nitrogén-dioxid - NO2;

•

ammónia - NH3;

•

dinitrogén-oxid - N2O;

•

más nehézfémek - HM (kadmium - Cd, cink - Zn, réz - Cu, króm - Cr, nikkel Ni, Szelén - Se);

•

kén-hidrogén - H2S.

A VOC-csoport különböző, nagy számú szerves anyagot tartalmaz. A környezetre és az emberi szervezetre gyakorolt hatásaival még további két alcsoportra oszthatjuk: •

metán - CH4

•

szénhidrogének - nem metán származékok (NMVOC).

Néhány nem metán származékú szénhidrogén jól ismert mutagén (genetikai elváltozásokért felelős) összetevő. Egy ismert alkategóriája az illékony szerves anyagoknak a policiklikus aromás szénhidrogének (PAH), a benzol (C6H6) és a butadién (C4H6). Az aprószemcsés anyagoknak különböző hatásaik vannak a szemcsék méretétől függően. Ezért szükséges ismernünk az aprószemcsés anyagok méret-eloszlását. Emellett az energiafelhasználás – akár a közúti- vagy nem közúti közlekedésből származó széntartalmú szennyezőanyagainak számításával – az elsődleges paraméter, amelyből más emissziók becsülhetők.


10 www.eu-portal.net

Az energia-fogyasztás és kibocsátás számítási módszerei Különféle módszerek használhatók az energiafelhasználás és az emissziók számítására, amelyet a következőkben részletezünk. Ezek a szennyezőanyagoktól, a közlekedés módjától, a jármű típusától függnek és elkerülhetetlenek a változó mennyiségű és minőségű adatok miatt. A módszereket négy csoportba oszthatjuk: •

A közlekedési tevékenységen alapuló számítás – ez az alapmódszer a közúti járművek

gyakoribb emisszióinak és a nem-közúti közlekedéshez szükséges energiafelhasználás számítására. Tartalmazza a forró emissziókat, az utazás kezdeti emisszióit (amikor a motor még nem melegedett fel teljesen) és a párolgási emissziókat (2.2-es pont). •

Az energiafelhasználáson alapuló számítás – ez a szabványos módszer a nem-közúti közlekedés emisszióinak, a közúti kén-dioxid és ólomkibocsátásnak számítására. Az emissziók típusa (magas hőmérsékletű, kezdeti, párolgási: 2.2-es pont) a felhasznált energia becslésében foglaltaktól függ.

•

Szén-egyensúly számításai – az üzemanyagfogyasztás és a szén-dioxid emissziók

számítása az üzemanyagban és égéstermékeiben lévő szén-mérleget bemutató egyenleten alapulhatnak. A belsőégésű motorral szerelt közúti járműveknél ezt a módszert az üzemanyagfogyasztás-, más esetekben szén-dioxid számítására alkalmazzák. Számításba veszi a magas hőmérsékletű, kezdeti és a párolgási emissziókat (2.2-es pont). Ezen kívül a közúti közlekedésnél az üzemanyagfogyasztásból származó szén-dioxid kibocsátás számítására is alkalmazható. •

Szennyezőanyag-specifikus számítások – néhány szennyezőanyag a többi

alkategóriáiként adódik (pl. az illékony szerves anyag fajták az összes illékony szerves anyagnak részei; az elemi nagyságú részecske frakciók az összes aprószemcsés anyagnak részei). Becsléseket a fő szennyezők vizsgálatából készíthetünk, részleteket a módosulatok és a méret-eloszlás vizsgálata után tudhatunk meg. A számítások magas hőmérsékletű, kezdeti és párolgási emissziókat is tartalmaznak.

A közúti közlekedés nyilvántarásának eszközei Egy - más nemzetközi, illetve sokoldalú projektben résztvevő - kutatókból álló kisebb csoport kezdeményezte egy együttműködési hálózat létrehozását, mely a szennyezőanyagokról szerzett tapasztalatok összefoglalását, számbavételét célozta meg. Ez az együttműködés kezdeményezte az Action 346 program (még folyamatban van) és a COST 319 “A közlekedési szennyezőanyagkibocsátás becslése” keretprogram megalkotását, melyet 1993. májusában bocsátottak ki 4 éves időtartamra, majd meghosszabbították 5 és fél évre (1998. októberéig). A tevékenységek lehetőséget adtak a résztvevő laboroknak, hogy összehasonlítsák és összhangba hozzák a kutatási módszereiket, az európai országok pedig kiegészíthetik a hiányzó részeket a saját kutatási programjaikkal. Az emissziók és az energiafelhasználás számítására használt közös módszerek segítségével a különböző tanulmányok és értékelések összehasonlíthatók lesznek Európa-szerte, vagy még szélesebb körben. A COST 319 Action programhoz, és a MEET programhoz nagy számú jelentés készült. Ezek az irodalomjegyzékben találhatók az anyag végén, illetve megtalálhatók a következő weboldalon: http://www.inrets.fr/infos/cost319/index.html.



Az összes szükséges – az emissziós tényezőket és forgalmi jellemzőket érintő - adatot magába foglaló módszerek számbavételét a MEET program végső jelentése tartalmazza. Segítségével bármelyik felhasználó felállíthat egy nyilvántartási jegyzéket. Ez az anyag, mely a MEET projekt és az Action program végső jelentéseiből készült, egy rövid összefoglalása e módszernek, bemutatva az ide tartozó feltételezéseket, valamint a rendelkezésre álló adatokat és azok pontosságát. Különösen hasznos a városi közlekedésből származó szennyezőanyagok becslésére alkalmas módszerek iránt érdeklődő hallgatók és oktatók részére.

2.2

A közúti közlekedésből származó szennyezőanyag-kibocsátás becslése

Alapelvek A közlekedéssel kapcsolatos emissziók becslése általában a következő egyenleten alapszik: E=e×a ahol E az emisszió mennyiségét, e az emisszió arányát közlekedési módokra lebontva, és a a közlekedési tevékenység intenzitását jelenti. A fenti egyenlet minden szintre érvényes: egy egyszerű motorra vagy egy egész flottára, egy útszakaszra, vagy egész Európára vonatkoztatva. Ahhoz, hogy elfogadható pontosságú becslést kapjunk, számos szakértő együttműködésére van szükség: a közlekedési folyamatok, illetve azok viselkedési mintáira vonatkozó adatokat a forgalomtechnikus mérnökök biztosítják, míg a járművek károsanyag kibocsátásának szakértőire a forgalom jellegéhez legjobban illeszkedő emissziós arányok meghatározásához van szükség. A becsléssel meghatározott károsanyag kibocsátási jellemzők a különböző komplex fejlesztési forgatókönyvek (szcenáriók) értékelésénél nyújtanak segítséget. Az összes közlekedési mód járművei közül egyértelműen a közúti járművek által keltett emissziók kerültek a figyelem középpontjába, hiszen ez a közlekedési ágazat bonyolítja le az áru- és személyszállítás túlnyomó részét. A közlekedési munkamegosztásban betöltött legnagyobb részarányán túlmenően a 3. kép: Jármű emissziói: kipufogógázok közúti közlekedés a decentralizáltsága és „gombamód” való keletkezése által kerül a többi közlekedési módhoz képest szorosabb kapcsolatba az emberekkel.



A fő emissziós források a kipufogógázok és az elpárolgó üzemanyagból származó szénhidrogének. Ha a motort a normál üzemi hőfok alatti hőmérsékleten indítjuk be, akkor az üzemanyagot nem megfelelően használja és az így keletkezett szennyezőanyag mennyisége nagyobb, mint a magasabb hőmérsékleten üzemeltetett motornál. Ezek a megfigyelések vezettek a számítási módszerekben használt első alapösszefüggéshez: E = Ehot + Estart + Eevaporative ahol: E

a teljes emisszió;

Ehot

felmelegedett motorból származó forró emisszió;

Estart

hideg motorból származó emisszió;

Eevaporative

párolgásból származó emisszió (csak illékony szerves anyagoknál).

Az egyes tagoknak a teljes emisszióhoz való hozzájárulása egy emissziós tényezőtől és a jármű működéséhez kapcsolódó egy, vagy több paramétertől függ. Általános képlettel: Ex = ex × a ahol: Ex

a teljes emisszióhoz hozzájáruló egyik tag;

ex

működéssel kapcsolatos emissziós tényező;

a

az emisszió típusához tartozó forgalmi teljesítmény

Az ex és a paraméterek további változók függvényei. Forró emisszió esetén a jármű működésével összefüggő ehot emissziós tényező elsődlegesen a jármű átlagsebességének függvényében kerül megadásra. Az egyéb befolyásoló körülmények (mint pl. az út hosszesése, vagy a jármű terheltsége) figyelembevétele módosító tényezőkkel (mely tényezők szintén további változók függvényeként alakulnak) történhet. Az a forgalmi teljesítmény pedig a jármű egy meghatározott átlagsebességéhez, terheltségéhez és az adott hosszeséshez tartozó üzemelését jellemzi (járműkilométerben). Az indításkor keletkező emisszió – mivel az csak az utazás kezdetén jelentkezik – nem a megtett távolsággal arányosan, hanem az egész utazásra vonatkozóan egy értékkel kerül meghatározásra. Az estart emissziós tényező az átlagos sebesség, a motorhőfok, a megtett távolság, és az abból hideg motorral megtett távolág arányának függvénye szerint számítható. Az a forgalmi teljesítmény az utazások számát jelenti. Ez az eljárás azonban csak a könnyű tehergépkocsikra alkalmazható, mivel a többi típusra vonatkozóan nagyon kevés adat áll rendelkezésre. A hideg motorok károsanyag kibocsátását ezért állandókkal közelítik (többletkibocsátás per hidegindítás). Párolgási kibocsátás többféle módon keletkezhet. Minden tankolásnál távozik üzemanyag a tartályból: a nappali (éjszakaihoz képest) magasabb hőmérséklet miatt keletkező terjeszkedő üzemanyag gőz formában távozik az üzemanyagtartályból. A gőz pedig bárhol kialakul, ahol üzemanyag kerül a levegőbe, különösen, ha a jármű a használat miatt éppen magas hőfokon van. A párolgási kibocsátás fajtájától függően sokféle különböző emissziós tényező (eevaporative) létezik. Általában ezek a tényezők a külső hőmérséklet és az üzemanyag illékonyságának függvényében változnak. Más tényezőkhöz hasonlóan itt is számos, a közlekedésre jellemző adatra is szükség van. Ilyenek pl. a teljes megtett távolság, valamint az utazások végén jellemző motorhőfok szerinti utak arányai. Környezet, energia és közlekedés PORTAL írásos oktatási segédanyag


A felvázolt alapelvek néhány kivételtől eltekintve minden szennyezőanyagra és járműtípusra érvényesek. Azonban a különböző kategóriákba tartozó járművek különbözőképpen viselkednek, s így az emisszió és az üzemi körülmények közötti összefüggések is másképp alakulnak az egyes szennyezőanyagokra nézve. Ennek okán a vegyes forgalom által keltett károsanyag kibocsátás (becslési) számításánál az egyes – forgalomban résztvevő – homogén járműosztályok kibocsátásainak összegét kell képezni. 4. kép: Vegyes forgalom Ahol a vizsgált területet több, egymástól eltérő összetételű forgalmat bonyolító út is érint, azok hatását a területre vonatkozó számítás során szintén figyelembe kell venni. Természetesen mindezeket az összes szennyezőanyagra külön-külön kell kiszámolni. Üzemanyagfogyasztás, szén-dioxid, ólom és kén-dioxid kibocsátások A szénhidrogén alapú üzemanyagok (benzin, dízel, sűrített gáz-CNG) ideális körülmények közötti, levegőben való elégése az alábbi egyszerű kémiai reakcióval írható le: CxHy + (x + y/4)O2 = xCO2 + y/2 H 2O ahol: CxHy

az üzemanyag (szénből és hidrogénből álló összetétel);

O2

a levegő oxigénje;

CO2

a szén-dioxid;

H2O

a víz.

Mivel a reagensek és a végtermékek tömege egyaránt a molekuláris súlyuk szerint alakul, adott mennyiségű üzemanyagból a keletkező szén-dioxid és víz mennyisége meghatározható. A számítás visszafelé is alkalmazható. Például az üzemanyagban levő szén tömege: [C] = [CxHy] × 12/(12x + 1y) where: [C]

a szén tömege,

[CxHy] az üzemanyag tömege, 12 és 1 a szénre és hidrogénre vonatkozó közelítő atomsúlyok, A kapott mennyiségű szén az oxigénnel a következő módon keveredik: [C] + ([C] × 32/12 )O2 = [CO2] ahol: [CO2] a keletkező szén-dioxid tömege, 32

az oxigén közelítő molekuláris súlya.



A gyakorlatban az üzemanyag égése nem az ideális állapotra felállított egyenlet szerint megy végbe. A szén egy része nem oxidálódik teljesen, melynek következtében CO, vagy apró szemcsék (PM) formájában a levegőbe kerül. Bizonyos mennyiségű üzemanyag elkerüli az égést és illékony szerves anyag formájában kerül a levegőbe. Az NOx anyagok pedig a nitrogén levegőben történő oxidálódása során keletkeznek és az üzemanyagban tárolódnak el. Ugyanezen elv segítségével számolható ki annak az üzemanyagnak a mennyisége, amely a CO2, CO, VOC és PM egy meghatározott keverékéhez szükséges, mivel az üzemanyag teljes széntartalma és a reakció során keletkező égéstermék széntartalma között egyensúly kell legyen. Bármely széntartalmú szennyezőanyag tömegének számítása lehetséges az üzemanyag tömegének és a többi anyag arányának ismeretében. Azonban a CO2 kivételével az így kapott eredmények pontatlanok, mivel csak viszonylag csekély mennyiségű alkotó anyag keletkezik. Az emissziós vizsgálatok általában a CO2 és más szennyezők mérését jelentik, s az üzemanyag felhasználás közvetlen mérésére csak ritkábban térnek ki. Ebből kifolyólag a közúti közlekedés emissziós tényezői a kipufogógázok komponenseire vonatkoznak (a CO2-t is beleértve), s az üzemanyag felhasználás a fent bemutatott szén-egyensúly módszer alapján a következő egyenlettel számítható: [FUEL] = (12+ r1) × {[CO2]/44 + [CO]/28 + [HC]/(12+r2) + a[PM]/12} ahol: [FUEL] az üzemanyag tömege, [CO2], [CO], [HC] és [PM] a fáradt szennyezőanyagok tömege, r1 és r2 az üzemanyag hidrogén-szén arányai, illetve annak megfelelő szénhidrogén kibocsátásai, a a kibocsátott apró szénszemcsék széntartalom aránya. Feltételezhető, hogy r1 és r2 egyenlők és jellemző értékük benzin esetén 1.8, dízelolajnál pedig 2.0. Ahol pedig ez nem ismert, ott az a értékre 1 használható. A valóságban a PM részecskék nem mindegyike szén formájában kerül a levegőbe, ezért a feltevés kis különbséget tesz a számított üzemanyag-fogyasztásnál, hiszen a PM tömege a többi kibocsátott anyaghoz képest igen kicsiny. Néhány esetben alkalmazható a módszer az üzemanyag-fogyasztási adatokból számítható széndioxid kibocsátás meghatározásához is. Az ólom- és kéndioxid-emisszió közvetlen mérése is szokatlan, azonban szükségtelen is, hiszen azokat a fogyasztásból és az üzemanyag ólom- és kéntartalmából elfogadható pontossággal meg lehet határozni. A kipufogó rendszerben, a motorban és a kenőolajban néhány ólomvegyület visszamarad. Az általános hipotézis szerint pedig a tüzelőanyagban levő ólom 75%-a kerül a légkörbe. A feltételezések szerint az üzemanyagban levő összes kén kikerül a környezetbe, melynek mennyiségét a közvetlen kén, vagy a kén-dioxid (a kén atomtömegének egyszerű megkétszerezésével –mivel a kén-dioxid molekuláris súlya éppen kétszerese a kén atomsúlyánál) mennyiségével lehet megadni. Mint ismeretes Európában az ólomkibocsátás már nem okoz problémát és a kén-dioxid emissziók is erősen lecsökkentek az utóbbi tíz évben.



Közúti közlekedési károsanyag kibocsátási modellek A közúti közlekedés kibocsátásainak nemzeti és helyi szintű becslése (utóbbi a szennyeződési hatástanulmányok részeként készül) néhány európai országban már az 1970-es évek óta folyik. A kezdetek óta a felhasznált módszerek a szerint javultak és fejlődtek, hogy milyen mennyiségű, típusú és minőségű adat állt rendelkezésre. Jelenleg három alapvető módszer van használatban, melyek leginkább a jármű üzemelése és kibocsátása közötti kapcsolat megítélésében térnek el egymástól. Az említett módszerek közül a legrégebbi arra a tényre épül, hogy egy utazás során az átlagos kibocsátások az utazás átlagos sebessége szerint változnak. A sebesség-kibocsátás görbék jellemző alakjai jól ismertek (pl. 1. ábra). S bár a járműtípus és a szennyezőanyag fajtája szerint vannak bizonyos eltérések, általánosságban elmondható, hogy a görbék lassú átlagsebességnél (amikor a jármű működése a megállások, várakozások és elindulások miatt nem hatékony) nagy kibocsátást mutatnak. A középső szakasz minimális kibocsátási értékei után pedig az egyre nagyobb sebességértékek felé haladva az emisszió újra növekedni kezd, melynek oka a motor növekvő teljesítményigénye.

35

1,6

1,4

30

1,2

1 20

Benzinüzem

0,8

űa

15 0,6

Dízel autó emissziója (g/km)

25

10 0,4

5

0,2

0 0

20

40

60

80

100

120

0 140

átlagos sebesség (km/h) ECE 15-04 benzin

EURO 1benzin (1.4-2 l)

Szabályozatlan dízel

EURO 1 dízel

1. ábra: Személygépjárművek CO kibocsátása az átlagos sebesség függvényében (Meet, final report)

A sebesség-kibocsátás görbék majdnem mindegyikét alváz dinamométeres méréssel állítják elő. A mérés során a járművet adott menetciklusok szerint vezetik, miközben mérik és elemzik az emissziót. Az átlagos sebességgel való kapcsolatot a különböző átlagsebességgel vezetett ciklusok eredményeinek kombinációjával határozzák meg. Az összefüggések pontossága és megbízhatósága nagyban függ a mérésre használt járműtől és a menetciklusoktól, hiszen ezek adnak képet az üzemelő járműflotta jellemzőiről. Környezet, energia és közlekedés PORTAL írásos oktatási segédanyag


A menetciklusok gyakran nagyon stilizáltak és a valós vezetési jellemzőkkel kevés kapcsolatot mutatnak. A 2. ábrán egy jellemző városi menetciklus és egy, az EU által jóváhagyott városi személygépkocsira vonatkozó menetciklus (28) diagramjai láthatók. Egyértelmű, hogy a pillanatnyi üzemi jellemzők a nagyságot és a gyakoriságot tekintve is a valós példa esetén sokkal magasabbak.

sebesség (km/h)

EU által jóváhagyott városi menet-ciklus; átlagsebesség = 18.9 km/h

idő (s)

Tapasztalt városi menetciklus

sebesség (km/h)

Átlagsebesség = 22.6 km/h

idő (s)

2. ábra: Személygépkocsik kibocsátási vizsgálatának menetciklus példái (Meet, final report)



Az is érthető, hogy egy adott átlagsebességet számos különböző módon lehet elérni: egy 10 perces, 40 km/h átlagsebességű utazást meg lehet tenni 40 km/h állandó sebességgel haladva, vagy 5 percig 80 km/h-val való haladással majd 5 percnyi várakozással, illetve bármilyen más, az említett szélső értékek közötti módon. Éppen ezért, más módszerek kísérletet tettek az azonos átlagsebességek elérése során felmerülő különböző módon üzemeltetett járművek kategorizálására és a számítások során azok figyelembevételére. Az adott utazást a jármű sebességén kívül egy olyan másik változó is jellemzi, amely a sebesség ingadozásának nagyságát határozza meg.

emissziós érték (g/km)

A svájci/német 'Handbuch der Emissionsfaktoren des Strassenverkehrs' [A közúti forgalom kibocsátási tényezőinek kézikönyve] kézikönyv a második változót egy olyan paraméterként kezeli, amely az adott forgalmi helyzetet jellemzi, s amelyhez a megfelelő emissziós tényező hozzárendelhető. Minden egyes forgalmi helyzethez, szennyezőanyaghoz és járműtípushoz (a besorolás a 8. táblázathoz hasonló módon hajtható végre) egy egyedi emissziós tényező rendelhető hozzá. Mivel minden egyes forgalmi helyzethez tartozik egy bizonyos átlagsebesség, így lehetőség nyílik a kézikönyv adatainak átlagsebességben való kifejezésére, melynek segítségével a megszokottabb sebesség-kibocsátás görbékkel való összehasonlítás már elvégezhető. (3. ábra). A kézikönyvből vett kibocsátási tényezők általános elrendeződése hasonlít a sebesség-kibocsátás görbékhez, de egyik általános függvényképpel sem esik egybe. Ennek az az oka, hogy az egyes individuális tényezők egy-egy meghatározott járműtípus működését mutatják, s nem pedig egy bizonyos átlagsebességhez tartozó átlagos működést. Így például a 60 és 80 km/h sebességtartományban a sebesség-kibocsátási görbe viszonylag szűk határok közötti (kb. 0.95-1.1 g/km-közötti) emissziós értékeket ad, míg a kézikünyvből származó értékek 0.9-2 g/km között változnak a hozzájuk tartozó üzemelési körülmények nagyobb ingadozása miatt.

Átlagsebesség (Km/h)

átlagsebesség

kézikönyv

3. ábra: A svájci/német kézikönyv és a sebesség-kibocsátási görbe emissziós értékeinek összehasonlítása CO kibocsátás, középkategóriájú EURO I benzinüzemű autók esetén



A kibocsátási modellek jelenlegi generációjának harmadik típusa a jármű sebessége mellett egy második numerikus változót is használ azért, hogy a jármű működése részletesebben, pontosabban meghatrározható legyen. Ez a második változó általában a gyorsulás, vagy a sebesség és a gyorsulás szorzata (utóbbi az egyszerű gyorsulási értékhez képest jobban mutatja a motor hajtóerő igényét). Ez a modelltípus már nem egy adott utazás átlagos kibocsátását kísérli meg kiszámítani, hanem a két választott változó minden időpillanatban vett kombinációjához rendeli hozzá a kibocsátási értéket (az időegység általában a másodperceket jelenti). A modell bemenő adatai a sebesség folyamatos méréséből (amelyből a második járműüzemi változó számítható) és a kibocsátásokból adódnak. Az egyes forgalmi körülményeknek megfelelő emissziós értékeket egy kétdimenziós mátrixba rendezik a két járműüzemi változó szerint. Az ilyen tipusú modellek alkalmazásánál szükség van az utazási sebesség jelleggörbéjének meghatározására, valamint a sebesség és a gyorsulás párosából másodpercenként összegzett emissziós tényezők ismeretére is. Jobban általánosítható eredmények adódnak, ha többféle járműüzemű utazások alapján határozzuk meg a sebesség- és gyorsuláseloszlást. A grazi fejlesztésű DGV (12) modell az első „időpillanatú” modellek egyike volt. A modell a forgalomban keletkező emisszió becslésére nyújt módszert a vezetési minták (szokások) figyelembe vételével, amelynek köszönhetően a forgalomcsillapító intézkedések hatásának értékelésére használták (13). Hasonló megközelítés eredményeképpen született meg a méréseken alapuló United States FTP 75 és a Highway driving cycles [Közúti menetciklusok] (14). A Drive/Modem projektben szintén egy hasonló modell készült el (15). Ez utóbbi munkában 14 városi menetciklust állítottak fel számos európai városban megfigyelt járművezetési jellemzők alapján. A menetciklusokat később a 150 járművön végrehajtott alváz dinamométeres mérések alapjaként használták fel. Az emisszió értékeket folyamatosan feljegyezték, s a sebesség és gyorsulási paraméterekkel felállították az emisszió-mátrixokat. Egy németországi (16) és svájci (17) összefogásban közösen készített emisszió tényező program pillanatnyi kibocsátási adatokat használ a személygépjárművek emissziós tényezőinek meghatározásához. Az emisszió-mátrixok felállításának alapjául a mintegy 300 járművön végrehajtott alváz dinamométeres mérések szolgáltak. A méréshez az FTP 75, a NEDC, USHighway és a German Autobahn menetciklusokat használták járművezetési mintaként. Az utóbbi években ez a harmadik típusú kibocsátási modell keltette fel leginkább a kutatóműhelyek figyelmét, s ez tekinthető a jelenleg legfejlettebb [ún. state of the art] módszertannak is (11). Svájcban számos kutatás készült (18) (19) a módszertan alkalmazhatósági területét és az emisszió-mátrixok szükségleteinek meghatározását illetően. Ugyanúgy sok kutatási munka zajlott a Grazi Műszaki Egyetemen, az INRETS-nél (20) és a TRL-nél, ahol az ilyen modellek forgalomcsillapítási és egyéb forgalombefdolyásolási rendszerek értékelésére való alkalmasságát vizsgálták. Svédországban a Lundi Műszaki Egyetemen a városi járművezetési szokások kutatásához használtak ilyen modelleket (70). A jelenlegi kutatások célja a rendelkezésre álló pillanatnyi emisszió adatok minél szélesebb körű felhasználásának elérése és a modellek továbbfejlesztése. Azonban számos egyéb ok miatt stratégiai szinten továbbra is az átlagos sebességhez társított emissziós függvényekre épülő modellek alkalmazása ajánlott.



Az európai kutatási projektek az utóbbi évek során e témában a következő főbb következtetésekre jutottak: •

Az alkalmazott emiszzió-mátrix minőségének (azaz milyen járművezetési szokást alkalmazunk az emissziós adatok létrehozására) fontos szerepe van;

•

A pillanatnyi kibocsátás módszerének alkalmazása ott javasolható, ahol a vezetési viselkedésnek és a menetdinamikának nagy a jelentősége (az ilyen feladatokra az átlagsebességre épülő modellek nem alkalmasak);

A legalkalmasabb számítási módszer kiválasztása a felhasználás céljától függ. Legtöbb esetben az átlagsebesség alapján számítják az emissziós tényezőket (pl. stratégiai szintű alkalmazás), melyek elfogadhatóságát (pontosságát) megfelelő számú jellemző forgalmi helyzet megfigyelése biztosítja. Azonban vannak bizonyos területek, ahol a vezetésdinamika változásával együtt kell az emisszió változását megbecsülni (pl. forgalomcsillapításnál). Az ilyen esetekben a megbízhatóbb eredmények érdekében a pillanatnyi kibocsátási modellek használata kerül előtérbe.

Járművek kategorizálása A különböző járműtípusok meglehetősen eltérő kibocsátási jellemzőkkel rendelkeznek, ezért szükséges egy olyan járműkategorizálási rendszer kialakítása, amelynél az egyes kategória szintekbe sorolt járművek elfogadhatóan homogén jellemzőkkel rendelkeznek. Az emisszió becsléséhez az emissziós tényezőket a forgalomban kifejtett aktivitás adataival össze kell kombinálni és az így adódó emissziós besorolásnak a forgalmi statisztikákban alkalmazottakkal összeférhetőnek kell lenni. A kategorizálás során alkalmazott főbb kritériumok a következők: •

A jármű típusa (szgk, könnyű tgk, nehéz tgk, kétkerekű),

•

A jármű mérete (motorkapacitás, vagy a jármű össztömege),

•

Az emisszió szabályozási szintje (az EU emisszió ellenőrzési jogszabályának szintjei szerint),

•

Az üzemanyag (benzin, dízelolaj, cseppfolyós gáz (LPG), vagy alternatív üzemanyagok mint pl. sűrített gáz (CNG), vagy elektromos áram),

•

A motor (szgk, vagy nehéz tgk, 4-, vagy 2-ütemű),

•

A járműüzem célja (nehézgépjárművek esetén: áruszállítás, vagy városi buszként való üzemelés).

Az emisszió szabályozási szintjének megállapításához a járműpark egy adott modelljének gyártási időpontját kell összevetni a megfelelő Európai Uniós jogszabállyal úgy, hogy a jogszabály ugyanazon évre vonatkozó módosításait is figyelembe vesszük. Az ilyen összevetés azonban csak jelzésértékű, mivel az egyes tagországokban az eljárások némileg eltérnek egymástól. Néhány kategória már a jövőbeni járműtípusokra vonatkozik: ezek vagy olyan járművek, amelyek már a jövőben megváltoztatott emisszió szabályozási jogszabály életbe lépése után kerülnek forgalomba, vagy az újfajta tüzelőanyag által hajtott új technológiájú motorral ellátottt járművek.



A járműkategória meghatározásának egyik legfontosabb kritériuma a „szabályozási szint”. Ez a járműtípusra jellemző, jóváhagyott emissziós szint (érték). Azonban van a járműkategorizálásnak egy másik lehetséges módja, mely a motor típusa és emissziót szabályozó rendszere szerint adja meg a sorolást. Egy benzinüzemű személygépjármű esetén például a következő kategóriák állíthatók fel: „szabályozatlan”, „nyitott rendszerű katalizátoros”, és „zárt rendszerű katalizátoros”. A járművek besorolásának e két lehetséges módja azonban szoros kapcsolatban áll egymással: a jogszabály által felállított határértékek már magukban hordozzák azokat a lehetséges technológiákat, amelyekkel az előírások teljesíthetők. Ez fennáll még akkor is, ha a szükséges technológiák törvényesen még nincsenek jóváhagyva. Megjegyezzük, hogy az EU jogszabályok első 5 szintjét az Európai Gazdasági Bizottság rendeletéből (ECE Regulations) vették át, s ezért a járműveket gyakran annak feleltetik meg az azzal egyenértékű EK Direktívák (EC Directives) helyett. Az egyenértékeűségek a következők: −

Directive 70/220/EEC: ECE Regulation 15.00

−


−


−


−


A közúti forgalom összetétele A forgalom összetétele az emissziós kategóriákban kifejezve Az előző szakaszban részletes ismertetésre került a közúti járművek kipufogógáz kibocsátásán alapuló kategorizáló rendszere. A rendszer azokat a tulajdonságokat vizsgálja (méret, tüzelőanyag, jármű életkora stb.), melyek a leginkább hatással vannak a jármű károsanyag kibocsátására. A közlekedésből származó károsanyag kibocsátás becsléséhez az egyes emissziós 5. kép: Városi torlódás kategóriákba tartozó járművek számának, azok átlagos éves futásának és jellemző sebességének adatai szükségesek. Az első két adat – tehát a járműszám és az éves futott km – együttes felhasználásával az országos forgalom átlagos összetétele meghatározható. A MEET projektben az adatok bemutatására egy általános formátumot állítottak fel. Először az egyes tagállamokra és az EU egészére vonatkozó, 1995-ös bázis évre megadott járműfutási és sebességre vonatkozó információk vannak összegyűjtve. Másodikként az egyes országok és az egész EU járműellátottságának (t.i. az egyes kategóriákba tartozó járművek számának) 19902020 közötti növekedése került összegyűjtésre 5 éves intervallumokban kimutatva. Az említett adatok összegyűjtésével kapcsolatos részletek a MEET projekt leszállított tanulmányában találhatók meg 16 (51). Az anyag kitér a korábbi adatok forrásaira és az előrebecslések módszerére és folyamatára is. Továbbá számos összehasonlítás is fellelhető benne a különböző tagországok jelenlegi állapotairól és irányairól.



Természetesen számolni kell a MEET-adatoktól való jelentős eltérésekkel is, főleg a helyi szinten, ahol bármelyik járműkategóriába tartozó jellemző adat akár nagymértékben is eltérhet az országos átlagtól. Ha részletesebb, pontosabb, vagy az adott helyre inkább jellemző adatok rendelkezésre állnak, akkor azokat kell felhasználni a MEET projektben megadottakkal szemben. Járműállomány

A 4. ábrán az EU 15 tagállamának 1995-re vonatkozó személygépjármű állománya látható, az üzemanyag típusa és a motor teljesítménye szerinti felbontásban. Látható, hogy az autók nagy többsége 2,0 liter alatti benzinüzemű motorral meghajtott. A dízel üzemű autók aránya átlagosan kb. 15% volt 1995-ben, míg a cseppfolyós gázzal (LPG) működő járművek jelentősebb mértékben csak Olaszországban és Hollandiában voltak jelen.

4. ábra: Személygépjárműállomány megoszlása (1995-ös adatok) az EU 15 államában (Meet, final report)

A gépjárművek közül a legtöbb a személygépkocsi, ezek az EU-ban a járművek 80%-át teszik ki. A könnyű tehergépjárművek aránya 6,5 %, amelynek mintegy kétharmad része dízel-, míg a többi benzinüzemű. A nehéz gépjárművek (gyakorlatilag mind dízel) közül a nehéz tehergépjárművek a járműállomány 3%-át, a helyi és távolsági buszok pedig 0,25%-át adják. A maradék 10%-on a robogók és motorkerékpárok osztoznak. Az említett átlagos értékektől változó mértékű eltérések találhatók az egyes EU tagállamokban. Például a személygépkocsik aránya Portugáliában 55%, míg ugyanez Svédországban 90% , s a kétkerekűek aránya Írországban 1%, míg Portugáliában 35%.



A járművek emissziós kategóriák szerinti megoszlása szorosan összefügg azok életkorával (mivel az emissziós előírások a legtöbb tagállamban egy rögzített időponthoz képest kerültek bevezetésre). A személyautók átlagos életkora 7-8 év, azonban itt is mutatkoznak országonkénti eltérések: a legidősebb autók Finnországban (ahol az autók átlagéletkora 11 év), míg a legfiatalabb járműállomány Luxemburgban (4 éves átlagéletkorral) van. Járműfutás

A fentiekben röviden bemutatott járműjellemzők (méret, életkor, üzemanyag, stb.) közül több a jármű használatával függ össze. Utóbbi pedig a jellemző éves futásmennyiségben mutatkozik meg. A személyautók esetén kimutatható egy olyan általános tendencia, mely szerint az újabb autók, a nagyobb motorral rendelkező autók és a dízel üzemű autók nagyobb éves futásteljesítménnyel rendelkeznek. Az 5. ábra a motor mérete és a jellemző üzemanyag közötti kapcsolatot mutatja be az EU15 államokra.

5. ábra: A személyautók motorjának típusmérete és éves futásteljesítménye közötti kapcsolat az EU 15 államokban (1995-ös adatok; Meet)

A kereskedelmi célokra használt járműveket (könnyű és nehéz tehergépkocsik, helyi buszok, távolsági buszok) a személyautókhoz képest sokkal többet használják. A személyautók 12,000 km-es átlagos éves futásmennyiségéhez képest a könnyű tehergépkocsik kb. 20,000, a nehéz teherjárművek 50,000, a helyi és távolsági buszok pedig 45,000 km-t futnak évente. A kétkerekű járművek értelemszerűen kisebb éves futásmennyiséggel bírnak. A leginkább városi környezetben és csak rövid utakra használt 50 köbcentinél kisebb motorral rendelkező járművek átlagosan 3,000 km/évet futnak, míg a nagyobb motorkerékpárok átlagos futásmennyisége 5,500 km/év.



Forgalomösszetétel

A közúti forgalom összetétele az egyes járműtípusok számából és azok átlagos éves futásáből adódik. A forgalomban a legnagyobb darabszámmal rendelkező (legkedveltebb) és az évente legtöbbet futó járműtípusok fordulnak elő nagyobb valószínűséggel, a többi, kevésbé kedvelt, vagy kevesebbet használt járműhöz képest. Így a fent bemutatott statisztikai adatokkal kombinálva, össze lehet állítani egy, az Európai Unióra vonatkozó és az emissziós kategóriák szerinti átlagos (és szükségszerűen közelítő) forgalmi összetételt. A példa kedvéért az EU15 államokra kiszámoltuk az 1995-ös évre vonatkozó forgalomösszetételt, melynek eredményét a 6. ábra szemlélteti. Az adatok minden emissziós kategóriánál milliárd járműkilométerben vannak feltüntetve és az 1995-ös év járműállományára vonatkoznak (azaz az EURO 2 és az utána következő emissziós előírások nem tartoznak ide, mivel azokat 1996-ig nem alkalmazták). Az átlagos értékek - mint mindig – nem mutatják a néha nagy mértékben eltérő országos értékeket. Például a “kétütemű személygépkocsik” aránya az átlagos értéknél 1:100,000 járműkilométer, míg Finnországban ugyanez az arány 1:1500 járműkilométer – ami szintén meglehetősen alacsony érték. Ugyanígy pl. az EU15-átlaghoz viszonyítva, az ECE szabályozás előtti kicsi benzinüzemű autók aránya kb. 1:4000 járműkm volt, míg ugyanez Görögországban 1:130 járműkm. Mivel az országokra jellemző adatok is elérhetők, ezért megoldható az alkalmazásuk az olyan területeken, ahol a nemzeti eltérések fontosak. Ha pedig az országon belüli eltérések fontossága kerül előtérbe, akkor további kiegészítő, külső adatokra van szükség. Az ilyen kiegészítő adatok rendelkezésre állása és teljessége az EU tagállamokban nagy eltérést mutat. Az ily módon összegyűjtött adatok másik jellemzője, hogy az a járművek működéséről semmilyen információt nem ad meg és –mint láthattuk – az emisszió nagysága jelentősen függ a jármű üzemi körülményeitől. Ezt a tényezőt azonban a járművekre és a forgalomra vonatkozó statisztikák összegyűjtésénél figyelembe vették oly módon, hogy az egyes tagállamokra vonatkozóan a városi-, a külterületi-, és a gyorsforgalmi utak közötti forgalomszétosztást figyelembe vették. Bár a megadott példa ezt nem tartalmazta, de az összesített EU-s értékek a felsorolt úttípusok szerinti adatokkal tovább bonthatóak. Ezen felül, minden útra és járműtípusra vonatkozóan a jellemző átlagsebességek is megadásra kerültek, melyek az átlagsebességhez kapcsolódó emissziós függvényeknél jól felhasználhatók. Utóbbiról a következő fejezetekben lesz szó.

A MEET projekt adat táblázatai

Mint már az említésre került, a MEET projekt lezáró munkarésze a közúti forgalomra vonatkozó statisztikai adatokat tartalmaz. Az adatok az egyes tagállamokra és az EU15-re vonatkozóan két részre osztva vannak megadva (a és b). Az “a” táblázatokban a járművek száma található az egyes emissziós kategóriák szerint csoportosítva, 1990-2020 között öt éves lépcsőkben. A “b” táblázatok a járműkategóriákra vonatkozó teljes éves futásmennyiségeket, azok városi-, külterületi-, és gyorsforgalmi utak közötti megoszlását, valamint a három úttípusra jellemző sebességeket tartalmazzák. A “b” táblázat 1995-ös adatokra épül.



Milliárd járműkilométer Billion vehicles kilometres 0

100

200

300

400

Szabályozatlan Motorkerékpárok

Szabályozatlan Hagyományos Hagyományos Hagyományos Hagyományos Hagyományos Hagyományos Szabályozatlan

Távolsági buszok Helyi buszok Nehéz tgk > 32t Nehéz tgk 16 - 32t Nehéz tgk 7,5 - 16t Nehéz tgk 3,5 - 7,5t Könnyű tgk dízel Könnyű tgk benzines

Szabályozatlan Személygépkocsi – 2 ütemű

EURO 1

Személygépkocsi – LPG

EURO 1

Személygépkocsi – dízel > 2l

EURO 1

Személygépkocsi – dízel < 2l

EURO 1 ECE 15-03

Személygépkocsi – benzines > 2l

ECE 15-00/01 EURO 1 Fejlett hagyományos ECE 15-03

Személygépkocsi – benzines 1.4 – 2l

ECE 15-00/01 EURO 1 Fejlett hagyományos ECE 15-03

Személygépkocsi – benzines > 1.4l

ECE 15-00/01

6. ábra: Átlagos közúti forgalomösszetétel, EU 15, 1995 (Meet, final report)



2.3

Forró emisszió (a normál üzemi működés kibocsátásai)

A MEET módszer szerinti alapegyenletek Forró emissziónak nevezik azt a kibocsátást, melyet a normál üzemi hőfokon működő motor és szennyezés-szabályozó rendszer (pl. katalizátor) termel. Ha az üzemeléshez tartozó fajlagos emisszió és a számításnál figyelembe vett üzemidő ismert, akkor a kibocsátás a következő képlettel számítható: Ehot = e × m ahol: Ehot

az emisszió, tömeg per időegységben kifejezve (általában t/év),

e

a forró emissziós tényező (g/km),

m

az üzemi működés, megtett távolság per időegységben kifejezve (általában km/év)

A fenti egyenlethez szükséges m üzemi működést a következő egyenlettel kapjuk: m=n×l ahol: n

a 8. táblázatban szereplő egyes kategóriákhoz tartozó járművek száma.

l

a kategóriába tartozó járművek által időegység alatt megtett átlagos távolság (km/év)

Nyilvánvaló, hogy a fenti egyenletet minden egyes járműkategóriára külön kell alkalmazni, mivel az emissziós tényezők és a járműműködések is eltérőek. Az is egyértelmű, hogy a járművek által megtett éves átlagos távolság országonként különböző és az minden esetben az egyes útkategóriák között megoszlik. A megtett távolság egy része városi területeken, egy másik része külterületi utakon és a maradék része pedig gyorsforgalmi utakon bonyolódott. Az egyes útkategóriákat különböző átlagsebességek és az emissziós tényezőkre vett különböző hatásuk jellemzi. A fenti egyenlet alkalmazásához ezért a következő adatokra van szükség: •

Az egyes járműkategóriákhoz tartozó járművek száma

•

Az egyes járműkategóriákra jellemző éves összes megtett út

•

A megtett út városi-, külterületi- és gyorsforgalmi utak közötti százalékos megoszlása

•

Az egyes utakra jellemző átlagos sebesség

•

Az emissziós tényező – átlagos sebesség korrelációja



A fenti két egyenletet összekombinálva és a különböző járműkategóriákat figyelembe véve a forró emisszió becslésére adódó végső egyenlet:

E = k

i = categories

∑

i =1

j = roadtypes

n *l * ∑ i

i

j =1

p *e i,j

i , j ,k

ahol: k

a szennyezőanyag azonosítója

i

a járműkategória

j

az út kategóriája

ni

az i kategóriába tartozó járművek száma

li

az i kategóriába tartozó járművek által megtett átlagos éves távolság

pi,j

a j kategóriájú úton az i kategóriába tartozó jármű által megtett éves távolság százaléka

ei,j,k

a j kategóriájú úton az i kategóriába tartozó jármű átlagos sebességgel megtett utazásához tartozó k szennyezőanyag emissziós tényezője

Személygépkocsik és könnyű tehergépjárművek forró emissziós tényezői A COST Action 319 munkája által a használatban levő autókkal kapcsolatos nagy számú mérési adat vált elérhetővé. Az adatok több országra és laboratóriumra terjednek ki. Az adatok elemzése után következetes munkával minden fontos személygépkocsi és könnyű tehergépkocsi típusra vonatkozóan felállították az emissziós tényezők és függvények rendszerét. A munkához az átlagsebességtől függő megközelítést (28) használták fel. Néhány, a COPERT I (29) projekt számára még korábban kifejlesztett emissziós függvény is felhasználásra került, az összes technológia és üzemanyag minden lehetséges kombinációjának létrehozása végett. A munkában résztvevő partnerek rendelkezésre álló adatai alapján a következő kategóriák jöttek létre: •

Az EURO I (91/441/EEC) emissziós szabványnak megfelelő benzinüzemű autók

•

Az EURO I (91/441/EEC, 88/436/EEC és US83) emissziós szabványnak megfelelő dízel autók

•

Hagyományos benzinüzemű könnyű tehergépjárművek

•

Hagyományos dízel hajtású könnyű tehergépjárművek

•

Az EURO I (93/59/EEC) emissziós szabványnak megfelelő benzinüzemű könnyű tehergépjárművek

•

Az EURO I (93/59/EEC) emissziós szabványnak megfelelő dízel hajtású könnyű tehergépjárművek

Minden más korábbi technológiával készült járművek esetén a CORINAIR/COPERT eljárás egyenletei alkalmazhatók. A főbb szennyzőanyagokra és minden járműkategóriára vonatkozó összes szükséges kibocsátási egyenlet a hivatkozott irodalomban felhasználásra alkalmas táblázatokban megtalálható. A táblázatokban az egyenletek a jármű átlagsebességének függvényeként vannak megadva, s a legjobban illeszkedő görbék korrelációs együtthatói (R2) is fel vannak sorolva. Környezet, energia és közlekedés PORTAL írásos oktatási segédanyag


Nehéz tehergépjárművek forró emissziós tényezői A nehéz tehergépjárművekre összegyűjtött emissziós tényezők a Közúti közlekedés emissziós tényezőinek kézikönyvében (Workbook on Emission Factors for Road Transport) találhatók meg (30). A könyvben az összes járműtípusra – így a teherautókra és buszokra is – és számos vezetési szokáshoz tartozóan vannak megadva az emissziós tényezők. A nehéz tehergépjárművek további kiegészítő paraméterei az út esési viszonyaira és a jármű rakományára vonatkoznak. A nehéz tehergépjárművek és a buszok is súlyuk szerint további osztályozásra kerülnek. A kézikönyvben minden előre meghatározott vezetési szokáshoz tartozó diszkrét emissziós tényező fellelhető. A MEET munka során a kézikönyv adataira illeszkedő statisztikai görbékből származtatva elkészítették az átlagsebességtől függő folytonos kibocsátási függvényeket. A függvények a következő képlettel írhatók le:

ε = K + aν + bν + cν + 2

3

d

ν

+

e

ν

2

+

f

ν

3

,

ahol: ε

a 0% esésű úton haladó, rakomány nélküli tehergépjármű, vagy átlagos terhelésű busz kibocsátásának mértéke, g/km-ben

K

állandó

a-f

együtthatók

ν

a jármű közepes sebessége km/h-ban

A számításnál figyelembe vett szennyezőanyagok a szén-monoxid, szén-dioxid, szénhidrogének, nitrogén-oxidok és a porszemcsék. Az egyenletekhez tartozó együtthatók táblázatokba rendezett formában négy nehéz tehergépjármű osztályra (3.5-től 7.5 tonnáig, 7.5től 16 tonnáig, 16-tól 32 tonnáig és 32-től 40 tonnáig), helyi és távolsági buszokra vonatkozóan rendelkezésre állnak. A 7. ábrán látható grafikon a fent említett folytonos kibocsátási függvényeket mutatja be az egyes szennyezőanyagokra vonatkozóan távolsági buszok esetén. 3500

45 40

3000

35 2500

30 25

2000

20

1500

CO VOC NOX PM CO2

15

1000

10 500

5 0 0

20

40

60

80

0 100

át la gs e be s s ég ( k m / h)

7. ábra: Távolsági buszok szennyezőanyag kibocsátása az átlagsebesség függvényében (Meet, final report)



Robogók és motorkerékpárok A kétkerekű járművek által termelt szennyezőanyag kibocsátás a korábbiakban csak kevés – az autóknál és teherjárműveknél sokkal kevesebb – figyelmet kapott. A ’70-es évek elején készült kimutatás szerint a nagy kétkerekű állománnyal rendelkező országokban jelentős lehet az emisszióhoz való hozzájárulásuk. Ez méginkább igaz lehet, miután az autók és teherjárművek emisszióit még jobban visszaszorítják. A kétütemű motorral üzemelők különösen nagy mennyiségben bocsátanak ki szénhidrogéneket, de a mérések szerint a négyütemű motorral hajtott kétkerekűek sem érik el a személyautókra vonatkozó előírásoknak megfelelő értékeket. Néhány ország összkibocsátásánál a kétkerekű motorok valószłnűleg jelentős részt képviselnek. A kétkerekű motorok emissziós viselkedésének megismerésénél problémát jelent, hogy gyakran nem megfelelőek a mérési adatok, illetve azok csak nagyon kis számú járműre vonatkoznak. Másrészről pedig a járművek között a személyautókhoz képest sokkal nagyobb eltérések vannak, pl. a saját tömeg, a motor ereje és típusa, illetve a jármű fajtája között. Minél kevesebb adat áll rendelkezésre, annál nehezebb ezt a sokféle eltérést rendszerezni. A vizsgált járműfajták: •

Robogók. Kisméretű, többnyire korlátozott teljesítményű járművek. Országonként többféle változatuk létezik, pl. a maximális sebesség szerint (25 km/h-tól 50 km/h-ig) és más egyéb tulajdonság szerint (egysebbességes, többsebességes).

•

Motorkerékpárok. Nagyobb méretű járművek, széles határok között változó járműjellemzőkkel, mint pl. a 125 cc-nél kisebbtől a 1200 cc feletti motortérfogatig, a 60tól a 350 kg-os tömegűig, és a 3.5-től a 100 kW vagy afölötti teljesítményűig. Vannak országúti, terep, és hibrid gépek.

A vizsgált motortípusok két- és négyüteműek. A Wankel motorok rövid ideig feltűntek, de mára teljesen kivonultak a piacról. Az emisszióra vonatkozóan a járműveknek többlépcsős törvényi előírásoknak kell megfelelni. Az előírások gyakran különböző igényeket támasztanak a két- és négyütemű motorokkal és a különböző járműtípusokkal szemben. Összességében 24-féle motorkerékpár emissziójának mérését végezték el európai és amerikai minták alapján. Ez lehetővé tette a MEET projekt kereteiben a sebesség-emisszió függvény felállítását (35). A javasolt emissziós tényezőket megfelelő táblázatokba rendezve a már említett MEET projekt végső jelentése tartalmazza.

Az emissziót befolyásoló egyéb paraméterek A járműtechnológián és az átlagsebességen kívül más paraméterek is befolyásolják az emissziót. Ezek lehetnek direkt hatásúak (pl. a jármű futástljesítménye, motor hőfoke, vagy a magasság), vagy a motor működését módosító indirekt hatások (pl. az út emelkedése, vagy a jármű terheltsége). Az irodalomban fellelhető emissziós tényezők és kibocsátási függvények a standard tesztelési körülményekre vonatkoznak (t.i. nulla magasság, nulla hosszesés, üres jármű, stb.).



A forró emissziós tényezők számításának első lépése az átlagsebesség függvényeként adódó érték kiszámítása. Ezt követően, járműtípustól függően számos korrekciós hatást – mint pl. az út hosszesését, a jármű terhelését, futásteljesítményét és a külső környezet hőmérsékletét – is figyelembe lehet venni. Így, egy adott járműtípusra és szennyezőanyagra vonatkozó emisszió:

e = f (ν ) * GC * LC * MC * TC hot

ahol: ehot

a korrigált forró emissziós tényező

f(ν)

a standard körülmények közötti átlagsebességtől függő emisszió

GC, LC, MC & TC a hosszeséstől, terheltségtől, futásteljesítménytől és hőmérséklettől függő korrekciós tényezők A hivatkozott irodalomban számos emissziós tényező és kibocsátási függvény fellelhető, többnyire táblázatos formában (34)(36)(37)(38)(39). A korrigált forró emissziós tényezőt a megfelelő működési adatokkal kombinálva (mint az már feljebb említésre került), majd a járműkategóriára elvégzett összegzéssel adódik a teljes járműállományra jellemző emisszió. A korlátozott számban rendelkezésre álló adatok miatt a hivatkozott irodalom nem tartalmaz az összes járműtípusra görbesereget. Az átlagsebesség, mint adat minden esetben elérhető, azonban a többi változó csak azoknál a járműkategóriáknál áll rendelkezésre, melyeknél a szükséges információ is elérhető, illetve azok hatása kimutathatóan jelentős. Az 1. táblázat összefoglalást nyújt a MEET módszer szerinti forró emisszió számítás paramétereiről. Bár léteznek további, az emissziót befolyásoló olyan paraméterek, melyek hatásmechanizmusa is már ismert, azonban megbízható mennyiségi becslésükre nem áll elegendő addat rendelkezésre. Járműtípus

Átlagsebesség

Emelkedő

- hagyományos

9

9

- katalizátoros

9

9

- dízel

9

9

- hagyományos

9

9

- katalizátoros

9

9

- dízel

9

9

Nehéz tgk

9

9

Helyi és távolsági busz

9

9

Motorkerékpár

9

Autó

Ktgk

Teher

Futásteljesítmény

Hőmérséklet

9

9

(9)

(9)

9

1. táblázat: a MEET módszer szerinti forró emisszió számítás paraméterei



2.4

Elinduláskor keletkező többlet kibocsátások

Az indításra vonatkozó kibocsátások becslésére a MEET által javasolt eljárás tapasztalati úton lett meghatározva, több európai vizsgálati programból összegyűjtött adatok alapján. A kutatás alatt összegyűjtötték a kibocsátás mértéke szempontjából lényeges adatokat és azokat azonos jármű és azonos vizsgálati feltételek mellett, hideg és meleg motorú jármű esetén is kiértékelték: a két érték közötti különbséget a hideg üzemből származó többlet kibocsátás mértékének tekintették. A személygépjármű volt az egyetlen járműtípus, amelynél elegendő adat állt rendelkezésre. Ezen kategórián belül különbséget tettek a dízel és a katalizátoros illetve a katalizátor nélküli benzinüzemű járművek között, de volt néhány adat a katalizátorral felszerelt dízelekről is, ezen esetben részletes vizsgálatot téve lehetővé (40). A MEET módszer alapján a többlet kibocsátásra minden egyes szennyező anyaghoz és járműtípushoz alapérték van meghatározva, megegyező 20°C-os indítási hőmérséklet és 20 km/h átlagos utazási sebesség értékek mellett. Az alapérték az aktuális indítási hőmérséklettel, az átlagos sebességgel és a megtett távolsággal is korrigálva van (néhány utazás rövidebb, mint a motor teljes felmelegedéséhez szükséges út, és ezen utazások alatt nem a maximális többlet kibocsátás keletkezik) a projektben említett adatvizsgálattal meghatározott függvények értékeivel.

Egy utazásindításra vonatkozó többlet kibocsátások általános képlete A képlet az átlagsebességnek, a környezet hőmérsékletének és a megtett távolságnak a függvényében adja meg a többlet kibocsátásokat a következő formában: többlet kibocsátás = ω × [f(V) + g(T) - 1] × h(d) ahol: többlet kibocsátás

egy utazásra, g-ban kifejezve

V

a hideg fázis alatti átlagsebesség km/h-ban

T

a hőmérséklet °C-ban (hideg indításnál a környezeti hőmérséklet, egy közbenső hőmérsékleten történő indításnál a motor indítási hőfoka)

d

a megtett távolság

ω

a kibocsátás alapértéke (20°C-on és 20 km/h-nál)

A többlet kibocsátási alapérték

A többlet kibocsátás alapértékét 20 km/h átlagos sebesség, 20°C-os indítási hőmérséklet mellett és a motor teljes bemelegedéséhez szükséges utazási hosszon túl kialakult mennyiségként hatátozták meg.

Az átlagsebesség hatása

A többlet kibocsátásoknál a MEET speciális függvényeket használ az átlagsebesség hatásának számításba vételére és a fenti általános képletben a többlet kibocsátási alapérték kiegyenlítésére. Ezeknél 20 km/h sebesség mellett lett szabványosítva az egység értéke.



A környezet hőmérsékletének hatása

Általában az indítási hőmérséklet csökkenésével a többlet kibocsátás hajlamos növekedni. A függvények - a többlet kibocsátást az indítási hőmérséklet szempontjából kifejezve - elsőfokú modell használatával lettek meghatározva és az egység értéke 20°C-os indítási hőmérsékleten lett szabványosítva.

A megtett távolság hatása

Egy jármű kibocsátásai csak akkor stabilizálódnak, ha a motor teljesen felmelegedett, és e feltétel elérése előtt egy bizonyos távolságot ('hideg távolság') meg kell tennie. Ez a távolság a járműtípus, a jármű által megtett út (a MEET módszertana ezt az átlagos sebességgel fejezi ki), a környezeti hőmérséklet és a szennyező anyag vonatkozása függvényében változik. A többlet kibocsátások a hideg távolság teljes időtartama alatt keletkeznek és a rövidebb utazások nem eredményezik a többlet kibocsátás összességét. Ezt egy azonos feltételek mellett történő hosszabb utazás eredményezheti. A 8. ábra ezt az elvet mutatja be vázlatosan: a hideg távolsággal azonos vagy attól hosszabb utazások eredményezik a teljes többlet kibocsátást. A többlet kibocsátás korrekciója (h(d) az általános képletben) az utazási távolság és a hideg távolság arányának függvényében van kifejezve a hideg távolságnál rövidebb utazások esetén. Így:

(1 − e ) h(d ) = (1 − e ) − aδ −a

ahol:

δ

az utazási távolság és a hideg távolság aránya

a

egy állandó.



Többlet kibocsátás

Rövidebb utazás alatti többlet kibocsátás Teljes többlet kibocsátás Teljes többlet kibocsátáshoz szükséges távolság

Rövidebb utazás

Megtett távolság (km)

8. ábra: Az utazási hossz többlet kibocsátásra gyakorolt hatásának sematikus ábrázolása (Meet, final report)

Keletkezett többlet kibocsátás tartománya

Ha az utazási távolság azonos a hideg távolsággal, a függvény értéke egy. Ez a MEET által alkalmazott exponenciális függvény jó közelítést adott a legtöbb vizsgálati adatra, mutatva a megtett távolság alatt kialakuló többlet kibocsátásokat. A 9. ábra benzinüzemű, katalizátoros autók esetére mutat példát, beleértve az elemi és az ezen eljárással megbecsült adatokat is.

Hideg utazási távolság tartománya Közelítő görbe

CO2

CO

HC

NOx

Adat

9. ábra: A megtett út alatt kialakuló többlet kibocsátások (Meet, final report)



Egyéb járműtípusok Katalizátoros dízel személygépjárművek

A MEET által a katalizátoros dízel autókon végzett vizsgálatokból rendelkezésre álló eredmények közül csak néhány utal ezen járműtípus többlet kibocsátásra (ω). További adatok hiányában az f(V), g(T) és a h(d) függvények a katalizátor nélküli dízeleknél használt értékeket veszik fel.

Könnyű tehergépjárművek

Mivel külön a könnyű tehergépjárművek számára nem álltak rendelkezésre adatok, a MEET alapján ezek többlet kibocsátásait az azonos motortípusú és emissziószabályzó rendszerű személygépjárművekével azonos módon számították.

Nehéz tehergépjárművek

Szintén csak nagyon kevés lényeges adat állt rendelkezésre ezen járműtípusnál (41). Mindazonáltal lehetséges volt durva közelítést adni ezek többlet kibocsátásaira (csak a CO2 és a NOX vonatkozásában volt módszeres összefüggés a többlet kibocsátás és a motor vagy a jármű mérete között). Mivel a nehéz tgk-k üzemeltetési adataiból származó napi (vagy egyéb időszakra vonatkozó) hideg indítások száma nem ismeretes, ezért a MEET módszertana feltételezi, hogy minden járművön egy hideg indítást végeznek naponta. A feltételezés azon alapul, hogy a ntgj-ek üzemi használata valószínüleg azt jelenti, hogy ezeket minden munkanap elején hidegen indítják be, majd a jelentős lehüléshez szükséges idejű leállítás nélkül használják egész nap. Néhány járművön egynél több hideg indítást is végeznek naponta, de a hétvégék és az ünnepnapok alatt néhányat egyáltalán nem használnak.

Helyi és távolsági buszok

Mivel normál körülmények között a helyi és a távolsági buszokat is a fent említett típusú dízel motorok hajtják, ezért a MEET a hideg többlet kibocsátásaikat az azonos súlyosztályba tartozó ntgj-ekkel azonosnak feltételezi. Bár – méreteiktől és az ülőhelyek számától függően –jelentős különbségek vannak a helyi és távolsági buszok súlyában, valöszínűleg a leggyakoribb súlyosztály a 16-32 tonnáig terjedő. Pontos információk hiányában ismét napi egy hideg indítás feltételezhető járművenként.



2.5

Párolgási veszteségek

A gépjárművek szénhidrogén kibocsátásai két fő forrásból erednek, a fáradtgőz-kibocsátásból és a jármű üzemanyagrendszerében (üzemanyagtartály, karburátor vagy befecskendező rendszer, üzemanyag csövek) történő párolgási veszteségből. A párolgási kibocsátás az üzemanyag illékonyságának, a környezet hőmérsékletváltozásának és a jármű üzemanyagrendszerének a szokásos üzem alatti hőmérsékletváltozásának (a jármű motorjától az üzemanyag-rendszer elemei felé történő hőáramlás miatt bekövetkező hőmérsékletváltozás) eredményeként következik be. Általában négy típusa van a párolgási veszteségnek: •

Töltési veszteségek. Ezek a veszteségek a jármű

üzemanyagtartályának töltésekor keletkeznek. A telített pára térfogata helyet cserél a folyékony üzemanyaggal és általában a légkörbe távozik.

6. kép: Távolsági busz emissziói

•

Napi lélegzési veszteségek. Az éjjel-nappali hőmérsékletciklus eredményezi ezen veszteségeket az üzemanyagtartályon összehúzódással és kitágulással okozott térfogatváltoztatás által, abból kiszorítva a telített gőzt.

•

Forró szivárgási veszteségek. Akkor keletkeznek, amikor egy járművet üzem után leállítanak és a hőmérséklet kiegyenlítődés üzemanyag párolgáshoz vezet a motor bizonyos részeiben.

•

Futási veszteségek. Ezek a párolgási veszteségek a jármű üzemelése közben keletkeznek.

A töltési veszteségeket általában az üzemanyag-kezelés jellemzőihez kötik és nem a jármű kibocsátásaihoz. Ez a párolgási veszteség fajta – következésképpen – nem tartozik a tanulmány ezen részébe. A forró szivárgási és a napi veszteségek képezik a párolgási veszteségek túlnyomó részét. Az újabb járművekben ezen veszteségek nagy részét fel kellene fogni a járműbe épített páragyűjtőkkel (szénszűrők). A leállított motor hőfokától függően különbséget lehet tenni meleg- és forró szivárgási veszteségek között. Egy rövid ideig műanyag üzemanyagtartályokat használtak, ezzel megengedve az üzemanyag műanyagon keresztüli szivárgását. Később azonban már burkolt műanyagokat használtak (ezért azokat légmentes műanyag üzemanyagtartályoknak nevezték), ami az üzemanyag számára áthatolhatatlan. A futási veszteségek a legkevésbbé dokumentált párolgási veszteségek. A szénszűrővel felszerelt modern autókban a szűrő ugyan felfoghat valamennyi futási veszteséget, de akadnak jelentések, melyek szerint mégis keletkezhetnek ilyen veszteségek. Szénszűrő nélküli járműveknél jelentősek lehetnek a futási veszteségek, azonban kevés információ ismeretes azok mennyiségéről.



A járműveknél ismert párolgási veszteségek négy fontos tényezőtől függnek: •

A járműtechnológia (szénszűrővel felszerelt vagy sem)

•

A környezeti hőmérséklet és annak napi ingadozása

•

A benzin illékonysága (a hőmérséklet változásától függ)

•

Az utazási feltételek (átlagos utazási hossz, parkolási idő, stb.)

Részletes vizsgálati eredmények és különböző módszerek összehasonlítása alapján - a MEET projektben alkalmazva - a CORINAIR módszertana lett átültetve és egyesítve a MEET projektével (49), főként a számítási eljárás átláthatósága és a szükséges adatok hozzáférhetősége miatt. Az említett CORINAIR módszertana (1993-as jelentés) a járművek párolgási veszteségeinek háromféle forrását foglalja magába: •

Napi kibocsátások

•

Meleg szivárgási kibocsátások

•

Futási veszteségek

Mindhárom párolgási veszteségtípust lényegesen befolyásolja a használatban lévő benzin illékonysága, a környezeti hőmérséklet, a hőmérsékletváltozás és a jármű tervezési sajátosságai. A meleg szivárgási kibocsátások és a futási veszteségek szempontjából a vezetési mód is nagy jelentőséggel bír. A párolgási veszteségek legfőbb közelítő összefüggése:

Eeva,voc, j = 365 × aj × (ed + Sc + Sfi) + R ahol: Eeva,voc,j a j járműkategória által okozott, a párolgási veszteségek következtében keletkező VOC kibocsátások, aj

a j kategóriájú, benzinüzemű járművek száma,

ed

a fém üzemanyag-tartályú, benzinüzemű járművek átlagos, napi veszteségekből származó kibocsátási tényezője, a környezet átlagos havi hőmérsékletének, a hőmérséklet ingadozásnak és az üzemanyag illékonyságának (RVP) függvényében,

Sc

a benzinüzemű karburátoros járművek átlagos forró és meleg szivárgás kibocsátási tényezője,

S fi

a benzinüzemű üzemanyag-befecskendezéses járművek átlagos forró és meleg szivárgás kibocsátási tényezője,

R

a forró és a meleg futási veszteségek.



Más típusú kibocsátások esetén a kibocsátási tényezőket szükséges a megfelelő járműhasználati statisztikákkal és a környezeti feltételekkel kombinálni, a közlekedésre vonatkozó kibocsátás közelítéseinek szabályszerű levezetéséhez. A következö egyenletek használhatók:

Sc = (1- q) × (pxes,hot + wxes,warm) Sfi = qefix R = mj × (per,hot + wer,warm) ahol: q

a benzinüzemű, üzemanyag-befecskendezéses járművek hányada,

p

a forró motorral befejeződő utazások hányada (az átlagos havi környezeti hőmérséklet függvényében),

w

a hideg vagy meleg motorral illetve az üzemi hömérséklet alatti katalizátorral befejeződő utazások (rövidebb utazások) hányada,

x

járművenkénti napi utazások középértéke éves, vagy rövidebb időszakos átlagolással,

s,hot

e

a forró szivárgási kibocsátások közepes kibocsátási tényezője (amely az üzemanyag illékonyságától RVP függ),

es,warm a hideg és a meleg szivárgási kibocsátások közepes kibocsátási tényezője (amely az üzemanyag illékonyságától RVP és az átlagos havi környezeti hőmérséklettől függ), efi

a benzinüzemű üzemanyag befecskendezéses járművek forró és meleg szivárgási kibocsátásainak közepes kibocsátási tényezője,

er,hot

a benzinüzemű járművek forró futási veszteségeinek közepes kibocsátási tényezője (amely az üzemanyag illékonyságától RVP és az átlagos havi környezeti hőmérséklettől függ),

er,warm a benzinüzemű járművek meleg futási veszteségeinek közepes kibocsátási tényezője (amely az üzemanyag illékonyságától RVP és az átlagos havi környezeti hőmérséklettől függ), mj

a j kategóriájú, benzinüzemű járművek teljes évi futásteljesítménye

A fontosabb működési adatokat a megfelelő táblázatok tartalmazzák, melyek: •

Statisztikát nyújtanak a személyautók napi használatáról (2. táblázat) – az átlagos utazások számáról, azok átlagos időtartamáról és hosszáról - egész évre és három évszakra vonatkozóan (42)(43).

•

A környezeti hőmérséklet függvényében részleteket szolgáltatnak a különböző motorhőfok-tartományokban véget ért utazások arányairól.



Az adatok szokás szerint ismét az egész évre és évszakokra vonatkoznak. Átlagos napi használat – egész nap Időtartam (perc)

Távolság (km)

Utazások száma

Év

61.4

42.25

4.87

Tél

68.2

45.77

5.11

Nyár

60.4

44.07

4.62

Közbenső

54.2

36.67

4.78

Legalább egyszeri autó használattal járó napok Év

78.6

54.08

6.23

Tél

83.2

55.81

6.23

Nyár

74.3

54.16

5.68

Közbenső

76.3

51.65

6.73

2. táblázat: A személyautók átlagos napi használata (Meet, final report)

2.6

Alternatív üzemanyagok és jövőbeli technológiák

Fejlesztett üzemanyagok – jelen és közeljövő Az alacsonyabb kibocsátásokat eredményező újabb fejlesztésű üzemanyagok várhatóan a következő években jelennek meg a piacon. A 98/70/EC előírás két szakaszban alkalmazandó környezetvédelmi irányelveket ad benzinre és dízel üzemanyagra: az első lépcső 2000-ben a második 2005-ben kerül bevezetésre. Az előírás követelményei a benzinre nézve: ólom, kén, aromás vegyületek, benzol és olefinek tartalmának a csökkentése, az oxigénkoncentráció növelése, a Reid gőznyomás csökkentése, a középső (E100) és a legvégső tartomány (E150) illékonyságának a növelése. Dízel üzemanyagra: kén és aromás polivegyületek tartalmának csökkentése, a cetánszám növelésével, a lepárlási maradék (T95) és a sűrűség csökkentése. A kifejlesztett üzemanyagoknak a kibocsátási és a párolgási veszteségekre vonatkozó várható hatásainak a számításához csak kevés adat áll rendelkezésre (EPEFE program, az Európai Autó/Olaj Program 1. Munkacsoportja által vezetett Amerikai Autó/Olaj munkálatai) (52)(53). Azon tények ellenére, hogy ezek az adatok kizárólag új és megfelelően beállított motorokra és emissziószabályzó rendszerekre vonatkoznak, az adott járművek kibocsátásain várható hatások jelzőjeként a MEET módszertanába beillesztésre kerültek.



Új jármű kategóriák Személyautók és könnyű tehergépjárművek

A 91/441/EEC előírás (EURO I) után a MEET a személygépjárművek és a könnyű tehergépjárművek kibocsátási adatait nem az EU-ban bevezetett jármű technológiák szerint veszi figyelembe. Azonban a MEET-en belül csökkentési tényezőket javasoltak a különböző járműkategóriák kibocsátási tényezőinek az új motortechnológiák szerinti szabályszerű átszámításához, alakításához. Az átalakítás a jármű kibocsátási előírások előirányzott változtatásaira épült. A MEET átalakítási viszonyszámokat benzin és dízel üzemű járművek esetére – melyek az EURO II-ből illetve a törvényhozás későbbi döntéseiből származnak – az alábbi táblázatok mutatják. Az új járművekhez történő átalakítási viszonyszámok meghatározása az EU kibocsátási jogszabályokra, a Svájci/ Német emissziós tényező programra és a Bizottságok által használt I/M projekt adatbázisaira épült (55). A következő feltételezések készültek az átalakítási viszonyszámok közelítésének érdekében: •

A teljes átalakítás - az Új európai menetcikluson felül (NEDC) - a szabványoknak a jogszabályok minden egyes lépésében elért módosítása által lett kifejezve;

•

Az EURO II és a későbbi kibocsátási szintek - a szabványok és a tényleges kibocsátási szintek közötti különbségek összehasonlíthatóak az EURO I járműveinek az adataival.

Egy közelítő eljárást alkalmaztak a kibocsátás átszámítási viszonyszámának a meghatározására – további információkért lásd az említett MEET Deliverable 22, A rész 9.2 pont - és a számításokat az összes szabályozott szennyező anyagra és az EURO II, III és IV szabványokra is elvégezték. Az átszámítási viszonyszám meghatározásánál azt is számításba vették, hogy a próbaeljárás kezdetben módosulhatott az EURO III szabvánnyal (a 40-esek a mérések megkezdése előtt ki lesznek küszöbölve és a mérések kezdete egybe fog esni a motor indításával) és hogy ez a változás az eljárás alatt a kibocsátások növekedését eredményezheti. Ezért a kibocsátási szabványokban a hatékony változások nagyobbak, mint azt a szám szerintiek jelzik. A hideg többlet kibocsátásoknak az EURO I szabványba besorolt kibocsátási szintjei (%) CO

VOC

NOx

EURO II

30

40

55

EURO III

51

67

73

EURO IV

80

84

88

A forró többlet kibocsátásoknak az EURO I szabványba besorolt kibocsátási szintjei (%) CO

VOC

NOx

EURO II

5

40

55

EURO III

24

61

73

EURO IV

62

79

87

3. táblázat: A kibocsátások átszámítási viszonyszámai benzinüzemű járműveknél az EURO II - EURO IV szabványok szerint (Meet, final report)



A 3. táblázat a MEET eredményezte átszámítási tényezőket mutatja, az EURO I-re vonatkozó kibocsátási szinthez. Amíg a hideg indítás miatti többlet kibocsátásoknak és a Nox és a VOC forró kibocsátásainak az átszámítási viszonyai azonosak, vagy nagyon hasonlóak, addig a forró CO kibocsátások átszámítási viszonyai sokkal alacsonyabbak mint a hidegindítás többlet kibocsátásainál. A dízel járművek átszámítási viszonyainak meghatározásánál ugyanazt az eljárást használták mint az új járművek esetén, ismét a Svájci/ Német kibocsátási tényező programból és a Bizottság által használt I/M projektből származó adatok segítségével. A MEET megfelelő átszámítási viszonyait a 4. táblázat tartalmazza. A benzinüzemű járművekkel ellentétben a hideg többlet kibocsátások és a forró kibocsátások átszámítási viszonyszámok közötti különbségek kicsik. Vegye figyelembe, hogy az EURO I járművei már jól képesek megvalósítani az EURO II szabványt a CO tekintetében, de nincs alkalmazott átszámítás, még ha a szabvány lényeges átszámítást is nyújt. A hideg többlet kibocsátásoknak az EURO I szabványba besorolt kibocsátási szintjei (%) CO

VOC

NOX

részecskék

EURO II

0

30

40

30

EURO III

35

51

58

51

EURO IV

55

76

79

76

A forró kibocsátásoknak az EURO I szabványba besorolt kibocsátási szintjei (%) CO

VOC

NOX

részecskék

EURO II

0

30

30

40

EURO III

45

51

51

64

EURO IV

56

76

76

84

4. táblázat: Dízel járművek kibocsátásainak EURO II - EURO IV szerinti átszámítási viszonyszámai (Meet, final report) Nehéz tehergépjárművek

A MEET készítése idején – a nehéz tehergépjárművek számára – az EURO I járműveihez nem volt elegendő elérhető adat, megengedve ezek egyszerű járműtípuskénti használatát (1992-ben új motortípusokra, 1993-ben minden új motorra bevezetve). Ehelyett az 1990-ben a megfelelően karbantartott járművek által ábrázolt összetételt véve alaptípusként - számításba véve a 13 módon történt tesztelés alkalmas mérési eredményeit – jellemző középértékeket határoztak meg erre a járműtípusra. Az EURO I, II és III járműveinek az átszámítási értékeit ezen alapértékekből és a jogszabályok által közzétett vagy tervezett követelményekből határozták meg. Így például: az EURO II által a motorok Nox kibocsátásának 40%-os csökkentési aránya javasolt. Ez egyezik a pre-EURO I kibocsátásainak (11 g/kW.h) változásával és az EURO II elöírásával (7 g/kW.h). A VOC-re és a CO-ra vonatkozó szabványoknak nincs, vagy csak kicsi a szabályozó hatásuk. Például az átlagos VOC típusú adatok jóváhagyása a pre-EURO I motorok esetén a 13 módon történt tesztelés alatt 0.6 g/kWh érték körül, az EURO III szabvány értéke (0.66 g/kW.h) alatt történt. Mindazonáltal feltételezik, hogy a VOC és a CO kibocsátások csökkenni fognak még akkor is, ha nincsenek is törvény által előírva. Ugyanis a motortechnológiában történő fejlődéseknek egyéb szabványokat is ki kell elégíteniük.



Új jármű technológiák Számos új járműtechnológia jelenik meg, meglehet jelenős piacra törésük a következő 20 évben várható. A MEET projek keretében készült egy tanulmány (56) a 2020-ra legvalószínűbben használható technológiák megállapítására és az azok által keletkező kibocsátások előrebecslésére. A következő technológiákat vették figyelembe részletesen: •

Elektromos járművek

•

Hibrid elektromos járművek

•

Üzemanyagcellás elektromos járművek

Az egyéb belső égésű motorokat - mint a Stirling-motort –nem vették figyelembe, mivel ezek nem tűnnek elérni a gépjármű felhasználások elégséges fejlesztési szintjét és jelentős számban való megjelenésük valószinűtlen 2020-ra. Inkább a hagyományos motorok és kibocsátási ellenőrző rendszerek - mint a közvetlen befecskendezésű benzin motorok – fejlődési eredményeit tekintették fejlettebbnek az új technológiáknál és ezek hozzá fognak járulni a jövőbeli kibocsátási szabványok által megkövetelt kibocsátás-javításhoz: következésképpen ezek gyakorlatilag magukban foglalják a közeljövő járműtípusaira vonatkozó kibocsátási tényezők értékbecslését. A fent említett MEET tanulmány főbb eredményei alább vannak összefoglalva.

Elektromos járművek

Az elektromos járműveknek hosszú történetük van és egyenlő feltételekkel versenyeztek a belső égésű motoros járművekkel az 1920-as évekig. Azonban a belső égésű motorok teljesítményének fejlődésével az elektromos járművek képtelenek voltak lépést tartani, így népszerűségük lecsökkent. Az újabban fejlesztett járművek sokkal jobb működésre képesek (a prototípusok 150 km/h feletti csúcssebességet és 8 másodperc alatti 0-ról 100 km/h-ra történő gyorsulást mutattak), de a töltések között megtehető távolság még mindig korlátozott. Az újabb kutatás és fejlődés egyik fő ösztönzője a California Air Resources Board (CARB) követelménye volt, miszerint növelni kell a 'nulla kibocsátású' járművek (ZEVs) eladási arányát. Az eredeti követelmény 1998-ban 2%-os, 2003-ra 5%-os és 2007-re a 10%-os ZEV eladás volt. Ezt követően az 1998-as 2%-os előírás nem teljesült, de a 2003-as cél elérte a 10%-ot. Több mint egy tucat állam követte Kalifornia példáját és a legtöbb gyár elektromos járműveket fejleszt sorozatgyártásra. Az elektromos járművek néhány tulajdonsága különb a belső égésű motoros járművekénél. Csendesek, használat közben kibocsátásmentesek, álló helyzetben nem fogyasztanak energiát és nem keltenek felmelegedési veszteségeket. Az elektromos motorok nagyon nagy nyomatékot adnak kis sebességeknél és egy széles sebesség tartományban is, s a teljesítményük pedig meglehetősen állandó a teljesítmény tartományukban. Azonban a hagyományos elektromos járművek teljesítménye és hatótávolsága be van határolva az akkumulátor miatt, amely a jármű súlyának az egynegyedét teszi ki. Az akkumulátortechnológia számottevő vizsgálatát és fejlesztését több szervezet irányítja. Például a Chrysler, a Ford és a General Motors megalapította a US Advanced Battery Consortium-ot az elektromos járművek használatára alkalmas akkumulátorok készítésére. A következő 5. ábra (57) ezek akkumulátor-teljesítményre vonatkozó szándékait hasonlítja össze a jelenlegi állapottal.



Fajlagos teljesítmény (W/kg)

Energiasűrűség Fajlagos energia Élettartam Tölthetőség Költség (Wh/l) (Wh/kg) (év) (ciklus) ($/kWh)

A US Advanced Battery Consortium céljai Közép távú

150

135

80

5

600

<150

Hosszú távú

400

300

200

10

1000

<100

Jelenlegi állapot Ólom-sav

67 - 183

50 - 82

18 - 56

2-3

450 - 1000

70 - 100

Nikkel-vas

70 - 132

60 - 115

39 - 70

n/a

440 - 2000

160 300

Nikkel-kadmium

100 - 200

60 - 115

33 - 70

n/a

1500 - 2000 300

Nikkel-fém hidrid

200

152 - 215

54 - 80

10

1000

200

Nátrium-kén

90 - 130

76 - 120

80 - 140

n/a

250 – 600

>100

160

100

5

600

>350

Nátrium-nikkel klorid 150

5. táblázat: Az elektromos járművek akkumulátor-teljesítményének kívánt céljai és jelenlegi állapota [(57) alapján]

A legelterjedtebb elektromos járművekben ólom-sav vagy nikkel-kadmium akkumulátorokat használnak, amelyek a legjobban kiforott technológiák. Az ólom-sav akkumulátorok olcsók és hosszú tölthetőségi élettartamot nyújtanak, viszont alacsony teljesítménnyel és energiasűrűségel bírnak. A nikkel-kadmium akkumulátoroknak nagyobb az energiasűrűségük és a töltési élettartamuk, de ezek több mint háromszor annyiba kerülnek, mint az ólom-sav akkumulátorok és a nagy mennyiségű kadmium környezetbe kerülése is gondokat okozhat. A jövőbeli elektromos járművek számára legvalószínübb pályázó a nikkel-fém hidrid akkumulátor. Ennek a teljesítménye, az energiasűrűsége és a töltési élettartama is nagy, viszont az ólom-sav akkumulátorhoz képest drága. Habár egy elektromos jármű számára szükséges átlagos teljesítmény a 10 - 20 kW-os tartományba eshet, a gyorsítás és hegymenet miatti csúcsterhelés esetén akár tízszer akkora is lehet. Egy ekkora teljesítményt leadni képes akkumulátor akadályozóan nagy és nehéz lehet. Emiatt a nagy sűrűségű energiaforrás – mint egy lendkerék vagy egy kondenzátor - kiegészítő használata előnyös választás.

Hibrid elektromos járművek

A hibrid elektromos járművek egy elektromos és egy robbanó motort egyesítenek: hagyományosan két fő erőátviteli összeállítása van, soros és párhuzamos. A soros összeállítás egy elektromos motor számára elektomosságot előállító generátort hajtó robbanómotort tartalmaz. Ez a rendszer egy kis robbanómotort üzemeltet annak leghatékonyabb feltételeivel, kedvező üzemanyag-felhasználást és alacsony kibocsátásokat eredményezve. A párhuzamos összeállítás lehetővé teszi a jármű meghajtását mind a belső égésű-, mind az elektromos motor számára. A rendszereket nagy terhelési feltételek alatt dolgozó motorra tervezték, ahol az a



leghatékonyabb. Egy ilyen jármű akkumulátoros elekromos járműként üzemelhet városban és alacsony sebességeknél, míg az autópályán a robbanó motor lehet a fő energiaforrás, gyorsításnál elektromos rásegítéssel. A motor működhet generátorként is és töltheti az akkumulátort akár fékezéskor képződő áramvisszanyeréssel, vagy amikor a motornak nem az összes energiája fordítódik a meghajtásra.

Üzemanyagcellás elektromos járművek

Az üzemanyagcellák közvetlenül a hidrogén és az oxigén kémiai reakciójából nyernek elektromos energiát, elkerülve a hagyományos úton fejlesztett elektromosság energiaveszteségeit. Több járműgyártónak már van fejlesztési eredménye az üzemanyagcella gépjárművekben való alkalmazásáról. Erre a célra a legalkalmasabb típusok a foszfor savas és protoncserélő membrános (PEM) üzemanyagcellák; manapság a legtöbb fejlesztési program a PEM üzemanyagcellák irányába mozdul. Ámbár a hidrogén és az oxigén közötti reakció a felelős az elektromosság termeléséért, többféle üzemanyag használható a hidrogén szolgáltatására. A hidrogén önmagában használható, de nem alkalmas a járművek számára megfelelő módon történő árusításra és nincs megfelelő elosztó hálózata sem. A legtöbb fejlesztés a folyékony szerves üzemanyagokra koncentrálódik, beépített - hidrogént előállító – átalakító-berendezést használva. A metilalkohol és a benzin kapja a legnagyobb figyelmet, de más üzemanyagok is alkalmasak lehetnek (elméletileg bármely üzemanyag használható, amely átalakítva hidrogént fejleszt). Tervezett európai járműállományösszetétel

7.kép: Üzemanyagcellás elektromos jármű

Nehéz előrebecsülni az új technológiák betörését a következő 20 évben. A történelmet tekintve számtalan új technológia ígérte a belső égésű motorok egyeduralkodásának megtörését, de elbuktak. Azonban a közlekedési szektor által okozott környezeti hatások csökkentésének célja kétségtelenül változást fog eredményezni. Az új technológiájú járművek előrebecsült piacra törését az összes járműosztályra vonatkoztatva a 6. táblázat mutatja be.

A feltételezések szerint minden egyes technológia-osztálynak jelentős piaci részesedése lesz 2020-ra. Ám lehetséges, hogy egyikük megerősödik és dominálni fog az új technológiájú járművek piacán. Mivel ez nem jelezhető előre, ezért a tervezet az összes technológiát magába foglalja. Az európai állomány új technológiájú járműveinek a számát az állományba évente belépő új járművek becsült száma határozza meg. A várakozások szerint az átlagos jármű élettartam 15 év és annak elteltével a járművek kilépnek az állományból.



Jármű típus

%-os piaci részesedés Legrosszabb esetben

Legjobb esetben

2010

2020

2010

2020

0.5

5

1

10

HEV

1

10

2

20

FCEV

0

5

0

10

EV

6. táblázat: Az új technológiájú járművek 2010 és 2020 közötti százalákos piaci részesedésének várható alakulása. (Meet, final report)

Az 1990 és 2020 közötti állománynövekedést (51) 1980-ig visszamenőleg következtették ki, a 10. ábra szerint. Ennél a pontnál azt feltételezték, hogy az állomány népességi eloszlása egyenletes, minden korcsoportban azonos számú járművel. Ezekből a következtetésekből becsülték az állományból kilépő autók számát, megengedve az új járművek teljes számának évenkénti közelítését. 250000000

200000000 Az teljes európai járműállomány autóinak száma

150000000

Az új technológiájú autók száma: alacsony részarány esetén

100000000

Az új technológiűjú autók száma:magas részarány esetén

50000000

0

1980

1990

2000

2010

2020

10. ábra: A teljes európai állomány és a becsült új technológiájú járművek (Meet, final report)

Más üzemanyagok Ebben a pontban a gépjármű használatra alkalmas egyéb üzemanyagok fő jellemvonásai kerülnek összegzésre, azokra az üzemanyagokra koncentrálva, amelyeknek piaci betörésük jelentős lehet a következő 20 évben. Ezek közé tartozik a földgáz, a metil-alkohol, az etilalkohol, a biodízel és a dimetil-éter.



A Bizottságok által több esetben adottak az egyéb üzemanyagok lehetséges buktatói, úgymint azok hatása a motor hőhatásfokára, a nem szabályozott szennyező anyagok kibocsátásai, stb. A tanulmány alternatív üzemanyagairól teljes beszámoló található a MEET Deliverable 26-ban (56), illetve ezen anyagok bővített változataiban további részletek is találhatók.

Földgáz

A sűrített földgáz (CNG) az e célra rendelt és a vegyes üzemű motorokban is használható. Egy vegyes üzemű motornál a hengerben a CNG levegővel keveredik és kis mennyiségű dízel befecskendezése által a keverék meggyullad amint a dugattyú közeledik a sűrítési ütem végéhez. A dízel gyorsan meggyullad a kompresszió által keletett hő következtében és azután a levegő/CNG keverék is berobban. A vegyes üzemű motorok előnyei közé tartozik, hogy azokat felcserélhetően, gázolajjal elővezérelt földgáz és 100%-osan dízel üzemű működésre is tervezték. A kifejezetten CNG üzemű motor szikragyújtó rendszer beépítését követeli, viszont előnye, hogy csak egy üzemanyag-rendszer szükséges hozzá. A CNG használat egy jelentős problémája, hogy különleges újratöltő állomásokat kíván. Ezek alacsony nyomású gázzal vannak felszerelve, amíg a járműben a tárolási nyomás sokkal nagyobb. Ez azt jelenti, hogy a töltőállomásokon több fokozatú kompresszorra van szükség. Másik probléma, hogy a CNG összetétel hajlamos jelentősen változni időben és városrólvárosra is (61). A CNG-nek egyszerre jó kopogásgátló (120 a RON) és egyenletes szegényégési tulajdonságai vannak (62). Az adatok felülvizsgálata alapján megállapítható, hogy: •

Általános az egyetértés, hogy CNG használatával csökkennek a CO kibocsátások.

•

Általános az egyetértés abban is, hogy a HC kibocsátások növekednek. Ez a magas metán kibocsátások és a háromutas katalizátor e szennyező anyag iránti csökkentett hatákonysága miatt van.

•

A NOX általában csökken.

•

Az elemi részecske kibocsátások sokkal alacsonyabbak a dízel motorokénál.

•

A CNG üzemű járművek üzemanyagfogyasztása hasonló a hagyományos üzemű járművekéhez.

•

Bizonyos nem korlátozott szennyező anyagok kibocsátása (NMHC, benzol, butadién, formaldehid és acetaldehid) szintén csökken.

Metil-alkohol

A metil-alkoholnak sok kívánatos gyulladási és kibocsátási tulajdonsága van. A 110-es oktánszáma és a kitűnő gyenge-égési tulajdonságai a gyenge-égéses, Otto-körfolyamatos motorok számára megfelelő üzemanyaggá teszik. A metil-alkohol alacsony párolgási kibocsátásokat eredményez annak alacsony gőznyomása miatt. Előállítható földgázból, kőolajból, biomasszából és városi hulladékból. Jelenlegi árak mellett a metil-alkohol előállítás leggazdaságosabb nyersanyaga a földgáz. A metil-alkohol alacsony energiasűrűsége azt jelenti, hogy azonos teljesítmény eléréséhez durván kétszer annyi mennyiségre van szükség belőle, mint benzinből. A metil-alkohol magas Környezet, energia és közlekedés PORTAL írásos oktatási segédanyag


porlasztási hőmérséklete a nagy számú kívánalmakkal együtt nehézzé teheti a teljes porlasztás elérését. Az Ottokörfolyamatos motorokat tiszta metilalkoholt használva különleges segédüzemanyagok vagy kiegészítő melegítés nélkül szinte lehetetlen 5°C-os hőmérséklet alatt beindítani. Ez vezetett a 85% metil-alkohol és 15% benzin keverék (M85) használatához a jelenlegi generációs metil-alkoholos könnyű járművek esetén. Azonban a metil-alkohol legtöbb kibocsátási előnye (mint az alacsony párolgási kibocsátások) elvész 8.kép: Metil-alkohol üzemű jármű az M85-re való áttéréssel. A kifejlesztett, üzemanyagokra rugalmas járművek képesek a 85%-nál magasabb metil-alkohol tartalmú benzines keverékkel üzemelni és ez a járműállomány tesztelés alatt áll. A motorok és a kibocsátást ellenőrző rendszerek hasonlóak a fejlett technológiájú benzinüzemű járművekhez, illetve a teljes energia teljesítmény és a kibocsátási tulajdonságok szintén hasonlóak. A nagy teljesítményű motor is üzemelhet metilalkohollal, a technikai megoldások változatosságának alkalmazásával. A metil-alkohol terjesztése a benzin esetén jelenleg alkalmazotthoz hasonló szerkezetben és eljárások használatával megoldható, ám bizonyos anyagok cseréjére szükség lehet, mivel a metilalkoholnak nagyobb a maró hatása mint a benzinnek (63). Néhány nem szabályzott vegyület kibocsátásaiban jelentősek a különbségek. A benzol és a PAH kibocsátások sokkal alacsonyabbak, mint a benzin és a dízel üzemű járműveké, de a formaldehid kibocsátások több mint ötször magasabbak.

Etil-alkohol

A következő, magasabb mólsúlyú alkoholként, az etil-alkohol a legtöbb égési és fizikai tulajdonságában hasonlít a metil-alkoholhoz. Az etil-alkohol készülhet mezőgazdasági termények feldolgozásából, úgymint cukornádból vagy kukoricából, de ezt még drágább előállítani mint a metil-alkoholt és ezekhez a terményekhez nagy betakarításokra van szükség, ami viszont nagy energiamennyiséget igényel (63). Amint a metil-alkoholnak is, ennek is alacsonyabb az energiasűrűsége a benzinénél, ráadásul alacsony gőznyomása és magas párolgási hőmérséklete miatt nehéz porítani (63). Ha az etil-alkoholt 22% feletti arányban benzinnel keverik, a keletkezett üzemanyag eléghet a szokványos szikra-gyújtásos motorokban. Az etil-alkoholt széles körben hasznosítják benzin-keverékként Brazíliában, Dél-Afrikában és az Egyesült Államokban. Az etil-alkohol szintén terjeszthető a benzin esetén alkalmazotthoz hasonló típusú szerkezet és eljárások használatával. Bár az etil-alkohol nem annyira maró hatású mint a metil-alkohol, még nem fér össze bizonyos anyagokkal. Az acetaldehid kibocsátások sokkal magasabbak az etil-alkoholnál mint a benzin vagy a gázolaj esetén, míg a benzol, butadién és PAH kibocsátás számottevően csökken.



Biodízel

Az American Society for Testing of Materials "megújítható lipid alapanyagokból, úgymint növényi olajokból, állati zsírokból álló hosszú láncú zsírsavak mono alkil észterei, melyek kompressziós gyújtású (dízel) motorok számára alkalmas" anyagként határozta meg a biodízelt. Az 1970-es és ’80-as években kutatást végeztek tiszta és részben észterezett növényi olajokkal, üres alakjukban és fosszilis gázolajjal keverve is. Ezek különféle motor és befecskendező problémákat okoztak és nem használták tovább észteresítés nélkül. Néhány tulajdonsága, úgymint a magasabb cetánszám és a jó síkosság nyilvánvalóan előnyei, míg mások, mint az alacsonyabb fűtőérték, a magasabb fagyáspont és a korróziós tulajdonságok hátrányai a biodízelnek (64). Világszerte készültek tanulmányok (65)(66)(67) a biodízel üzemanyagok kibocsátásairól, de ezek eredményei gyakran nem meggyőzőek és néha ellentmondóak.

Dimetil éter

A dimetil éter (DME) gyakran a dízel motorok előnyös alternatív üzemanyagaként jelentkezik. A DME készülhet sokféle fosszilis nyersanyagból – beleértve a földgázt és a szenet – illetve megújítható nyersanyagból és hulladékból is (68). Fizikai szempontból a DME hasonlít a cseppfolyós propán-bután gázhoz (LPG), környezeti hőmérsékleten viszonylag alacsony gőznyomással rendelkezik. Viszonylag magas cetánszámmal (55 - 60) bír, de gyenge a fűtőértéke a dízel üzemanyaggal összehasonlítva. A DME legjellemzőbb tulajdonsága - a dízelmotor üzemelése szempontjából – hogy az alacsony öngyulladási hőmérséklete közel van a hagyományos dízel üzemanyagéhoz. Az előzetes eredmények azt mutatták, hogy a DME dízel üzemanyag helyett történő használata a motor kismértékű átalakítását kivánja. Mióta a DME nem, vagy csak kis mértékben tartalmaz szén-szén kötéseket, azóta nincs vagy alacsony az elégés alatt keletkező PAH vagy benzol, toluol, xilol kibocsátás. Az aldehid kibocsátásokról beszámolva (69) azok alacsonyabbak a dízel motorokénál.



3. Példák és tanulmány oldalak 3.1

Mintafeladat az indítási többletkibocsátások számítására

Az indítási többlet kibocsátásokra (lásd feljebb a 2.4 fejezet) vonatkozó közelítő eljárást a következő példa szemléltetheti: számítás készült egy katalizátoros, benzinüzemű autó 3 km-es utazás alatt, 30 km/h-ás átlagsebesség mellett, 10°C-on indított többlet CO kibocsátására. többlet kibocsátás = ω × [ f(V) + g(T) −1] × h(d)

Az alap egyenlet:

Az A50 táblázatból: ω = 28.71 g. A sebesség korrekciós függvénye (A51 táblázat):

f(V) = 1.0261 − 0.0013V

Így, V = 30 km/h-nál

f(V) = 0.987

A hőmérséklet korrekciós függvénye (A52 táblázat):

g(T) = 6.1829 − 0.2591Τ

amely, T = 10°C-on a 3.592 értéket adja A távolság korrekciója a következő kifejezések által adott:

(1 − e ) ; δ h(d ) = (1 − e ) − aδ −a

=

d d

;

d = −0.14 + .24V c

(az A53 táblázatból)

c

Adott d = 3 km, V = 30 km/h és a = 10.11 (A54 táblázat), h(d) = 0.986 Majd:

3.2

többlet kibocsátás = 28.71*[0.987 + 3.592 – 1]*0.986 = 101.3 g

További gyakorlati alkalmazások

A szükséges szoftverek (úgymint COMMUTE, COPERT, stb.) elérhetők, de nem ingyenesek. Egy gyakorlati oktatás a közlekedésből származó károsanyag kibocsátásokhoz alkalmazott számítások bemutatására megszervezhető. A COMMUTE szoftver a következő címen szerezhető be: Heich Consult, Bergiusweg 1; D-50354 Hirth; [email protected] Tel: +49.2233.939665 Fax: +49.2233.939667 A szoftver megszerzésére vonatkozó feltételekért a fent említett céget kell felkeresni.



4. Irodalom 1.

OECD (1997) Environmental data compendium. OECD Publication Services, Paris

2.

Joumard R (1999) Methods of estimation of atmospheric emissions from transport:European scientist network and scientific state-of-the-art. INRETS report LTE 9901.Bron, France.

3.

EMEP/CORINAIR (1996) Atmospheric Emission Inventory Guidebook, first edition European Environment Agency, Copenhagen, Denmark.

4.

EMEP/CORINAIR (1998) Atmospheric Emission Inventory Guidebook, draft second edition. EMEP Task Force on Emission Inventories, Internet site htp://www.aeat.co.uk/netcen/airqual/ TFEI/unece.htm.

5.

IPCC/OECD/IEA (1997) Revised Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories.

6.

ECMT (1998) Statistical trends in transport 1965 - 1994. OECD Publication Services,Paris.

7.

European Commission (1997) EU transport in figures. Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg.

8.

8. Department of the Environment, Transport and the Regions (1997) Digest of environmental statistics, No 19. The Stationery Office, London.

9.

Faiz A, C Weaver and M Walsh (1996) Air pollution from motor vehicles - standards and technologies for controlling emissions. The World Bank, Washington DC.

10.

10. Jost P, D Hassel, F J Weber and K S Sonnborn (1992)Emission and fuel consumption modelling based on continuous measurements. Deliverable 7 of the DRIVE project V1053 - MODEM. TÜV Rheinland, Cologne, Germany.

11.

Sturm P J, P Boulter, P de Haan, R Joumard, S Hausberger, J Hickman, M Keller, W Niederle, L Ntziachristos, C Reiter, Z Samaras, G Schinagl, T Schweizer and R Pischinger (1998) Instantaneous emission data and their use in estimating passenger car emissions. Deliverable 6 of the MEET project. VKM-THD Vol. 94, Technical University of Graz, Graz, Austria.

12.

Pischinger R and J Haghofer (1984) Eine Methode zur Berechnung des Kraftstoffverbrauches und der Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen aus dem Geschwindigkeitsverlauf. SAE Paper 845114. Society of Automotive Engineers, Warrendale, USA.

13.

Sturm P J, K Pucher and R A Almbauer (1994) Determination of motor vehicle emissions as a function of the driving behaviour. Proceedings of the Conference "The emissions inventory: perception and reality", pp 483 - 494. Air and Waste Management Association, Pittsburgh, USA.

14.

Sorenson S C and J Schramm (1992) Individual and public transportation emissions and energy consumption models. Report RE 91-5, Technical University of Denmark, Lingby, Denmark.

15.

Joumard R, P Jost, J Hickman and D Hassel (1995) Hot passenger car emissions as a function of instantaneous speed and acceleration. Science of the Total Environment, 169, pp 167 - 174. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands.



16.

Hassel D, P Jost, F J Weber, F Dursbeck, K S Sonnborn and D Plettau (1994) Das Emissionsverhalten von Personenkraftwagen in der BRD im Bezugsjahr 1990. Berichte 8/94. Erich Schmidt Verlag, Berlin, Germany.

17.

Keller M, R Evequoz, J Heldstab and H Kessler (1995) Luftschadstoffemissionen des Strassenverkehrs 1950 - 2010. Schriftenreihe Umwelt Nr. 255. BUWAL, Bern, Switzerland.

18.

EMPA (1997) Nachführung der Emissionsgrundlagen Strassenverkehr: Anwendungsgrenzen von Emissionsfunktionen, Analyse der Messdatenstreuung. EMPA Bericht 166,558. BUWAL- Arbeitsunterlage 4, Dübendorf, Switzerland.

19.

INFRAS (1998) Anwendungsgrenzen von Emissionsfunktionen: Ergänzende Analysen zum EMPA Messprogramm 1997. BUWAL- Arbeitsunterlage 6, Bern, Switzerland.

20.

Joumard R, F Philippe and R Vidon (1998) Reliability of the current models of instantaneous pollutant emissions. 6th International Highway and Urban Pollution Conference, Ispra, Italy.

21.

Reiter C (1997) Erstellung von Emissionskennfeldern. Diplomarbeit. Technical University of Graz, Graz, Austria.

22.

BUWAL (1994) Ergänzungmessungen zum Projekt "Luftschadstoffemissionen des Strassenverkehrs in der Schweitz 1990 - 2010. BUWAL- Arbeitsunterlage 17, Bern, Switzerland.

23.

Colwill D M, A J Hickman and V H Waterfield (1985) Exhaust emissions from cars in service - changes with amendments to ECE Regulation 15. Supplementary Report 840. Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne, UK.

24.

Sturm P J (1995) Abgasemissionen des Strassenverkehrs und ihre Ausbreitung in der Atmosphäre. Fortschrittsberichte Reihe 15, Nr. 139. VDI Verlag, Düsseldorf, Germany.

25.

Boulter P (1998) Personal communication with P Boulter, TRL, Crowthorne, UK. A17. Philippe F (1996) Modélisation des émissions instantanées de polluants automobiles. Report LEN 9613. INRETS, Bron, France.

26.

Vidon R, C Pruvost and P Tassel (1998) Evaluation de la dispersion des measures d'émissions de polluants sur différents cycles. Report LEN 9804. INRETS, Bron, France.

27.

Ahlvik P, S Eggleston, N Gorissen, D Hassel, A J Hickman, R Joumard, L Ntziachristos, R Rijkeboer, Z Samaras and K H Zierock (1997) COPERT II: methodology and emission factors, Draft Final Report. European Environment Agency, European Topic Centre on Air Emissions, Copenhagen, Denmark.

28.

Samaras Z and L Ntziachristos L (1998) Average hot emission factors for passenger cars and light duty trucks. Deliverable 7 of the MEET project. LAT Report 9811. Aristotle University Thessaloniki, Thessaloniki, Greece.

29.

Eggleston S, D Gaudioso, N Gorissen, R Joumard, R C Rijkeboer, Z Samaras and K H Zierock (1993) CORINAIR Working Group on Emission Factors for Calculating 1990 Emissions from Road Traffic. Volume 1: Methodology and emission factors. Final Report. Document of the European Commission ISBN 92-826-5571-X.

30.

INFRAS (1995) Workbook on emission factors for road transport: explanatory notes. INFRAS, Bern, Switzerland.

31.

Latham S and A J Hickman (1990) Exhaust emissions from heavy duty diesel engined vehicles. Science of the Total Environment, 93, 139-145. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands.



32.

Van de Weijer C J T, R van der Graaf, P Hendriksen and R P Verbeek (1993) Urban bus driving cycle. Presented at the 4th International EAEC Conference on Vehicle and Traffic Systems Safety, Strasbourg, France.

33.

Sams T and J Tieber (1996) Emission behaviour of heavy duty vehicles - a holistic calculation method. Proceedings of the 3rd Symposium on Traffic Induced Air Pollution. Technical University of Graz, Graz, Austria.

34.

Hickman A J (1997) Emission functions for heavy duty vehicles. Deliverable 10 of the MEET project. Project Report SE/289/97. Transport Research Laboratory, Crowthorne, UK.

35.

Rijkeboer R C (1997) Emission factors for mopeds and motorcycles. Deliverable 11 ofthe MEET project. TNO, Delft, The Netherlands.

36.

Hassel D and F J Weber (1997) Gradient influence on emission and consumptionbehaviour of light and heavy duty vehicles. Deliverable 9 of the MEET project. TÜV Rheinland, Cologne, Germany.

37.

VTI (1996) Influence of ambient temperature on warm engine exhaust emissions from passenger cars. Report 709A. VTI, Linköping, Sweden.

38.

38. ADEME (1996) La climatisation automobile: impact énergétique et environnementaux premier constat. ADEME, Paris, France.

39.

UTAC (1997) Evaluation de l'influence de la climatisation sur la consommation de carburant et les émissions de polluants des automobiles. Process Verbal Nr. 96/04666. UTAC, France.

40.

Sérié E and R Joumard (1997) Modelling of cold start emissions for road vehicles. Deliverable 8 of the MEET project. Report LEN9731. INRETS, Bron, France.

41.

Kurtul S and M A Graham (1992) Exhaust emission tests on ten heavy duty diesel engines. Report CR 275. Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne, UK.

42.

André M, A J Hickman, D Hassel and R Joumard (1995) Driving cycles for emissions measurements under European Conditions. SAE Technical Paper Series 950926, Reprinted from: Global Emission Experiences: Processes, Measurements, and Substrates (SP-1094), SAE, Warrendale, USA.

43.

André M (1997) Driving patterns analysis and driving cycles, within the project: European Development of Hybrid Technology approaching efficient Zero Emission Mobility (HYZEM). Report LEN 9709. INRETS, Bron, France.

44.

Kyriakis N A and M André (1997) Cold start of passenger cars. In: 4th Colloque internationale "Transport et pollution de l'air", Avignon. Preactes Report LEN9718. INRETS, Bron, France.

45.

André M, R Vidon, C Pruvost and P Tassel (1997) Usages et conditions de fonctionnement des petits vehicules utilitaires (EUREV-PVU) - Bilan des experimentations. Report LEN9708. INRETS, Bron, France.

46.

André M, I Reynaud and U Hammarström (1998), Driving statistics for the assessment of pollutant emissions from road transport. Deliverable 15 of the MEET project. Report LEN9730. INRETS, Bron, France.

47.

CONCAWE (1987) An investigation into evaporative hydrocarbon emissions from European vehicles. Report 87/60. CONCAWE, The Hague, Netherlands.

48.

CONCAWE (1990) The effects of temperature and fuel volatility on vehicle evaporative emissions. Report 90/51. CONCAWE, The Hague, Netherlands.



49.

Samaras Z, T Zachariadis and M Aslanoglou (1997) Evaporative emissions. Deliverable 14 of the MEET project. LAT Report 9717. Aristotle University Thessaloniki, Thessaloniki, Greece.

50.

EUROSTAT Road goods transport and Transport: annual statistics. EUROSTAT, Luxembourg.

51.

Kyriakis N, Z Samaras and A Andrias (1998) Road traffic composition. Deliverable 16 of the MEET project. LAT Report 9823. Aristotle University Thessaloniki, Thessaloniki, Greece.

52.

ACEA and EUROPIA (1996) European Programme on Emissions, Fuels and Engine Technologies. Final Report. Brussels, Belgium.

53.

ACEA, EUROPIA and European Commission (1995) Effect of Fuel Qualities and Related Vehicle Technologies on European Vehicle Emissions - An Evaluation of Existing Literature and Proprietary Data. Final Report. Brussels, Belgium.

54.

European Commission (1996) Air Quality Report of the Auto Oil Programme – Report of Subgroup 2. Brussels, Belgium.

55.

Samaras Z, T Zachariadis, R Joumard, I Vernet, D Hassel, F J Weber and R Rijkeboer (1997) Alternative short tests for Inspection & Maintenance of in-use cars with respect to their emissions performance, Proceedings of the 4th InternationalSymposium Transport and Air Pollution, Avignon, France.

56.

Samaras Z, R Coffey, N Kyriakis, G Koufodimos, F J Weber, D Hassel and R Joumard (1998) Emission factors for future road vehicles. Deliverable 26 of the MEET project. LAT Report 9829. Aristotle University Thessaloniki, Thessaloniki, Greece.

57.

Harrop G (1995) The future of the electric vehicle. A viable market? Financial Times Management Reports. Financial Times, London, UK.

58.

Ebner J (1998) Personal communication, Daimler-Benz. Nowell G P (1998) The promise of methanol fuel cell vehicles. American Methanol Institute.Mark J, J M Ohi and D V Hudson (1994) Fuel savings and emissions reductions from light duty fuel cell vehicles. NREL. Tennant C, R Atkinson, M Traver, C Atkinson and N Clark (1994) Turbocharging a bi-fuel engine for performance equivalent to gasoline. SAE Paper 942003. Society of Automotive Engineers, Warrendale, USA.

59.

Hara K, H Yonetani, N Okanishi and I Fukutani (1994) CNG utilization in small engines. SAE Paper 940763. Society of Automotive Engineers, Warrendale, USA.

60.

Maxwell T T and J C Jones (1995) Alternative fuels: emissions, economics and performance. Society of Automotive Engineers, Warrendale, USA.

61.

Howell S (1997) US biodiesel standards - an update on current activities. SAE Paper 971687. Society of Automotive Engineers, Warrendale, USA.

62.

Hansen K F and M G Jensen (1996) Chemical and biological characteristics of exhaust emissions from a DI diesel engine fuelled with rapeseed oil methyl ester (RME). SAE Paper 971689. Society of Automotive Engineers, Warrendale, USA.

63.

McDonald J (1995) Emission characteristics of soy methyl ester fuels in an IDI compression ignition engine. SAE Paper 950400. Society of Automotive Engineers, Warrendale, USA. 67. Grägg K (1994) Effects of environmentally classified diesel fuels, RME and blends of diesel fuel and RME on the exhaust emissions. Motor Test Center Report 9209 B. Motor Test Center, Sweden.



64.

Glensvig M, S C Sorenson and D Abata (1996) High pressure injection of dimethyl ether. 1996 ASME Internal Combustion Engine Division Conference. Dayton, Ohio, USA.

65.

Dieselnet Web site - http//www.dieselnet.com/tech/fuel_dme.html

66.

Eva Ericsson (2000) Urban driving patterns – characterization, variability and environmental implications, Bulletin 186, LUND University, Lund institute of technology, Department of technology and society, Traffic planning – Lund



5. Szószedet Biodízel: növényi olajakból, állati zsírokból álló hosszú láncú zsírsavak mono alkil észterei, melyek kompressziós gyújtású (dízel) motorok számára alkalmas üzemanyagok. COST: Európai együttműködés a tudományos kutatás területén DME: Dimetil éter Menetciklus: egy meghatározott járművezetési viselkedést modellező állandó közúti jármű üzem-ciklus (pl. az EU által jóváhagyott városi személygépkocsira vonatkozó menetciklus, lásd 2. ábra). A sebesség-kibocsátás görbéket alváz dinamométeres méréssel állítják elő. A mérés során a járművet adott menetciklusok szerint vezetik, miközben mérik és elemzik az emissziót. Vezetési szokás, viselkedés: jellemző járművezetési viselkedés, melyet filmszerű (mozgó) paraméterek segítségével lehet meghatározni (jellemzően sebesség- és gyorsulási profilok). Emisszió (károsanyag kibocsátás): egy rendszer, mint emissziós forrás által kibocsátott szennyezőanyagok, vagy bármilyen egyéb anyagok (a zajt és a sugárzást is beleértve). Emisszió-szerinti járműkategóriák: az emissziós szabályozás alapján felállított járműkategóriák, az EU emissziószabályozás jogszabályainak szintjei szerint. Emissziós tényező: a közlekedési tevékenység egységére jutó emissziós arány (g/jmű*km) Emisszió-mátrix: két üzemi változó szerint kategorizált, emissziós tényezőkből álló kétdimenziós mátrix. A két változó általában a jármű sebessége, valamint a sebesség és a gyorsulás szorzata (ami az egyszerű gyorsulási értékhez képest jobban mutatja a motor hajtóerő igényét). Károsanyag kibocsátási modell: közúti járművek, vagy más közlekedési módok emissziójának leírására és szimulálására szolgáló matematikai modell, mely jellemzően empirikus becslésekre épül. Bemenő adatait általában a forgalmi modellek jelentik (mikro-, vagy makroforgalomszimulációk). Motortérkép: olyan térkép, mely az üzemanyagfogyasztásról, vagy az emisszióról nyújt áttekintést izogörbék segítségével. A görbék a motor sebességének és leadott nyomatékának a függvényei. Környezeti hatás: bármilyen emberi tevékenység (pl. közlekedéssel kapcsolatos tevékenységek) környezetre kifejtett hatása, amely a környezetben változásokat eredményez. Környezeti hatásvizsgálat: egy tevékenység (pl. egy új ipari park, vagy közlekedési rendszer megépítése), egy új technológia, vagy egy jövőbeli közlekedési szcenárió környezeti hatásainak meghatározási folyamata. Általában egy referencia esettel (ami a jelenlegi helyzet, vagy egy alternatív szcenárió) történő összehasonlítást jelent. Párolgási emissziók (veszteségek): gépjárművek szénhidrogén kibocsátásai, melyek az üzemanyag párolgása által keletkeznek. A jármű üzemanyagrendszeréből (üzemanyagtartály, karburátor, vagy befecskendezési rendszer, csövek) származó párolgási veszteségek a következőket lehetnek: -

töltési veszteségek,

-

napi lélegzési veszteségek,

-

forró szivárgási veszteségek,

-

futási veszteségek.

Ntgj: Nehéz tehergépjármű Környezet, energia és közlekedés PORTAL írásos oktatási segédanyag


Forró emissziók: az az elhasznált gázkibocsátás, melyet a normál üzemi hőfokot elért motor és szennyezés-szabályozó rendszer (pl. katalizátor) termel. LEV: Alacsony károsanyag kibocsátású jármű LPG: cseppfolyós gáz NMVOC: Metán nélküli szénhidrogének NOX: Nitrogén-oxidok, melyek elsősorban az üzemanyag égésekor keletkeznek és nagyban hozzájárulnak a savas esőkhöz. Napfény jelenlétében a szénhidrogénekkel egyesülve ózont képeznek. PAH: Policiklikus aromás szénhidrogének Aprószemcsés anyag (PM): Az apró szemcsék a levegőben lebegnek. A nagyobb méretű szemcsék csökkentik a látótávolságot, s ezzel növelik a balesetveszélyt, a finom szemcséjű anyagok (PM10) – melyek elég aprók ahhoz, hogy belélegezve a tüdőbe kerüljenek – pedig a krónikus és akut légúti fertőzésekhez, illetve a korai elhalálozáshoz járulhatnak hozzá. PM10: 10 mikronnál kisebb átmérőjű aprószemcsés anyag. Elinduláskor keletkező többletkibocsátások: azon többletkibocsátások, melyeket a még nem teljesen bemelegedett (normál üzemi hőfok alatti) motor és emisszió szabályozó rendszer termel. Forgalom összetétele: a forgalom összetétele az egyes emissziós kategóriákba tartozó járművek számának és azok átlagos éves futásteljesítményének együttes felhasználásával határozható meg. Forgalmi helyzet: a „forgalmi helyzet” kifejezést a svájci/német “Handbuch der Emissionsfaktoren des Strassenverkehrs” [A közúti forgalom kibocsátási tényezőinek kézikönyve] a jármű átlagsebessége mellett egy második numerikus változóként használja. Ezáltal a dinamikus járművezetési jellemzők hatását is figyelembe lehet venni a közúti járművek károsanyag kibocsátásának számításakor. Jármű károsanyag kibocsátása: bármilyen, jármű által kibocsátott szennyezés, ill. szennyezőanyag (a zajt és a sugárzást is beleértve). VOC: Illékony szerves részecskék ZEV: Nulla károsanyag kibocsátású jármű



6. Környezet, energia és közlekedés – a projektek konzorciumai MEET –Methodologies for estimating air pollutant emissions from transport Consortium: Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité (INRETS)

FR

TRANSPORT RESEARCH LABORATORY (TRL)

UK

ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI (LAT-AUTh)

GR

Swedish National Road and Transport Research Institute

SE

TÜV RHEINLAND (TUV)

DE

Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO)

NL

TECHNICAL UNIVERSITY OF DENMARK (DTU)

DK

TECHNICAL UNIVERSITY OF GRAZ (TUG)

AT

PSA Peugeot-Citroën

FR

Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie

FR

BMW. AG

DE

INFRAS AG

CH

THE MOTOR INDUSTRY RESEARCH ASSOCIATION

UK

UNIVERSITY OF LIMERICK

IR

DR. MANFRED T. KALIVODA PSIA-CONSULT

AT

TECHNE S.R.L.

IT



COMMUTE – Common Methodology for Multi-Modal Transport Environmental Consortium: TÜV RHEINLAND (TUV)

DE

UNIVERSITY OF LEEDS (ITS)

UK

Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité (INRETS)

FR

TRANSPORT RESEARCH LABORATORY (TRL)

UK

UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON (ISVR)

UK

Centro Studi sui Sistemi di Trasporto SpA (CSST)

IT

TRANSPORT & TRAVEL RESEARCH LTD (TTR)

UK

Ente per le Nuove tecnologie, l'Energia e l'Ambiente (ENEA)

IT

MARITERM AB

SE

MENS EN RUIMTE N.V. (M+R)

BE

NEW UNIVERSITY OF LISBON (NUL)

PO

TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND (VTT)

FI

Gesellschaft für Organisation, Planung Und Ausbildung GmbH (GOPA)

DE

ARTEMIS - Assessment of Road Transport Emission Models and Inventory Systems Consortium: TRANSPORT RESEARCH LABORATORY (TRL)

UK

TÜV RHEINLAND (TUV)

DE

INFRAS AG

CH

TECHNICAL UNIVERSITY OF DENMARK (DTU)

DK

TECHNICAL UNIVERSITY OF GRAZ (TUG)

AT

Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité (INRETS)

FR

TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND (VTT)

FI

AVL LIST GMBH

AT

LUNDS UNIVERSITET

SE

Regie Autonome des Transports Parisiens

FR

RWTÜV FAHRZEUG GMBH

DE

Bergische Universitaet - Gesamthochschule Wuppertal

DE

PPW "CZYSTE POWIETRZE"

PL

Université Des Sciences et Technologies de Lille (USTL)

FR

UNIVERSITE DE SAVOIE (US)

FR

EUROPEAN COMMISSION - JOINT RESEARCH CENTRE

IT



Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V.

DE

FLYGTEKNISKA FORSOKSANSTALTEN

SE

BANESTYRELSEN DANISH NATIONAL RAILWAY AGENCY

DK

PAUL SCHERRER INSTITUT

CH

Közlekedestudomanyi Intezet Rt. (Institute for Transport Sciences) (KTI)

HUN

TRAFICO VERKEHRSPLANUNG

AT

Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO)

NL

TECHNION - ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY

ISR

RENAULT RECHERCHE INNOVATION GIE

FR

DR. MANFRED T. KALIVODA PSIA-CONSULT

AT

ZURICH AIRPORT AUTHORITY

CH

SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY

CH

Swiss Federal Laboratories for Material Testing and Research, EMPA

CH

SWEDISH ENVIRONMENTAL RESEARCH INSTITUTE LTD

SE

Consiglio Nazionale Delle Ricerche – Istituto dei Motori (CNR-IM)

IT

UNIVERSITÉ DU LITTORAL CÔTE D'OPALE (ULCO)

FR

FACHHOCHSCHULE BIEL

CH

Aristotle University of Thessaloniki – Laboratory of Applied Thermodynamics (LAT GR – AUTh) VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK


BE


Table of Contents

Recommend Documents