Autor: Mgr inż. Marcin Cholewa, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

1. Planowanie Gospodarki Niskoemisyjnej – proekologiczne rozwiązania w transporcie
Marcin Cholewa
Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
Praca naukowa finansowana ze środków NCBiR w ramach Programu Innowacje Społeczne Nr/ IS-1/074/NCBR/2014

2. Ślad węglowy – definicja
Ślad węglowy (Carbon Footprint) jest jedną z wielu metod liczenia wpływu emisji gazów cieplarnianych (GHG) na środowisko. Definiuje się go jako całkowitą ilość emisji CO2 i innych gazów cieplarnianych w odniesieniu do całego cyklu życia produktu (lub przedsiębiorstwa), włączając składowanie i unieszkodliwianie. Wielkość emisji podawana jest w ekwiwalencie dwutlenku węgla – CO2e.
Istnieje możliwość wyboru granic i zakresu dla liczenia śladu węglowego. Są to tzw.: cradle to gate lub cradle to grave. Metoda cradle to gate (od kołyski do grobu) uwzględnia wszystkie etapy od wydobycia surowców do ich utylizacji, natomiast cradle to gate (od kołyski do bramy klienta) – uwzględnia etapy od wydobycia surowców do dostarczenia gotowego produktu do klienta.

3. Ślad węglowy transportu
Ślad węglowy przedsiębiorstw branży transportowej związany jest w około 80% z przewożeniem towarów i pasażerów. Spalane wówczas są bezpośrednio lub pośrednio różne rodzaje paliw, w zależności od stosowanych w pojazdach technologii (pozostałe 20% związane jest z usługami logistyczno- spedycyjnymi).
Wśród wszystkich rodzajów transportu największym emitentem gazów cieplarnianych jest transport drogowy. W roku 2011 wygenerował on 98% emisji i wykazał największy ślad węglowy związany z przewiezieniem 1 osoby na odległość 1 km (tj. 1 pkm).
Rysunek. Emisje gazów cieplarnianych z poszczególnych rodzajów transportu w 2011r. (Eurostat)
Rysunek. Porównanie emisyjności poszczególnych rodzajów transportu pasażerskiego (EEA)

4. Porównanie autobusów elektrycznych z konwencjonalnymi
Kryterium porównawcze
Autobusy z napędem elektrycznym
Autobusy z napędem konwencjonalnym
Koszty eksploatacyjne (zł/100km)
50
250
Koszt zakupu autobusu
1,6 mln zł
0,95 mln zł
Nakłady inwestycyjne
Wysokie (dodatkowa infrastruktura do ładowania)
Brak
Zużycie materiałów eksploatacyjnych
niskie (brak m.in. płynów eksploatacyjnych)
wysokie
Poziom hałasu
niski
wysoki
Emisje
brak (generowane w elektrowniach)
tak
Poziom awaryjności
niski (brak m.in. systemu chłodzenia, dolotowego i wydechowego, zaworów oraz wałków rozrządu)
wysoki
Bezpieczeństwo
wysokie (brak zagrożenia wybuchem podczas kolizji)
umiarkowane
Zasięg
ok. 300 km
ok. 800 km
Sprawność silnika
wysoka (90%))
niska (ok. 27%)
Odzysk energii podczas hamowania
tak
nie

5. Ocena efektywności ekologicznej i ekonomicznej autobusów elektrycznych
Rodzaj pojazdu
Rok
Liczba ogółem
Przeciętny przebieg 1 wozu
w ciągu roku (km)
Autobusy ogółem
2013
102 602
77 019
2012
99 858
77 604
w tym: Autobusy miejskie
2013
11 518
70 948
2012
11 956
73 542
Struktura napędów autobusów w Polsce
Uwzględniając strukturę wykorzystywanych w Polsce autobusów oraz średnią ich trasę, obliczono wielkość emisji wytwarzanych przez nie, w zależności od rodzaju silnika:
dieslowy (spalanie: 35l / 100km) – wielkość emisji: 1 027,3 Mg CO2eq (132,4 kg CO2eq / 100km każdy autobus),
benzynowy (40l / 100km) otrzymując odpowiednio 56,3 Mg CO2eq (162,8 kg CO2eq / 100km każdy),
LPG (60l / 100km) – 11,7 Mg CO2eq (177,2 kg CO2eq / 100km każdy),
co daje łącznie 1 095,4 Gg CO2eq.

6. Ocena efektywności ekologicznej i ekonomicznej autobusów elektrycznych
Zastąpienie wszystkich autobusów o napędzie konwencjonalnym, autobusami elektrycznymi (zużycie energii ok. 140 kWh/100km/autobus) będzie się wiązać z wytworzeniem 376,6 Mg CO2eq (46,1 kg CO2eq / 100km każdy).
Koszty zakupu paliw dla autobusów konwencjonalnych (cena E95 – ok. 5,11zł/l, ON – 5,02zł/l, LPG – 2,58 zł/l) oszacowano na 149,61 mld zł. Natomiast dla 11,5tys. autobusów elektrycznych koszt ten zmaleje do 52,17 mld zł.

7. Testy autobusów elektrycznych
Na całym świecie przeprowadzane są w ostatnich latach liczne testy z wykorzystaniem autobusów elektrycznych w celu ich adaptacji do warunków miejskich. Testy te dotyczą nie tylko samych autobusów, ale także infrastruktury do ładowania.
W zakresie bezstykowego ładowania, pionierem jest holenderska firma EMOSS, która w październiku 2012 r. dostarczyła pierwszy autobus elektryczny z możliwością bezstykowego ładowania. Firma zakłada także, iż autobus może przez 18-godzin pracy pokonać dystans 288 km, doładowując się bezstykowo na przystanku oraz w tradycyjny sposób przewodowo po powrocie do bazy. W ten sam system bezprzewodowego ładowania, mają również zostały wyposażone autobusy w Milton Keynes (Wielka Brytania).

8. Testy autobusów elektrycznych w Polsce
W Poznaniu, podczas EURO 2012, do dyspozycji kibiców został oddany prototyp elektrycznego autobusu polskiej konstrukcji firmy Solaris (kursował między lotniskiem Ławica, a centrum miasta). Ambitne plany związane z elektryfikacją taboru miejskiego posiada Zielona Góra. W jednym z zadań Strategii Rozwoju Zielonej Góry przewidziano zakup nowoczesnego taboru. Efektem tego działania będzie 50% taboru o napędzie elektrycznym bądź hybrydowym. Planowane jest zastąpienie całej floty pojazdami elektrycznymi i stworzenie pierwszego w Polsce ekologicznego miasta.
Plany wykorzystania autobusów elektrycznych ma także Kraków, który od roku 2013 testuje pojazdy trzech firm. Od czerwca 2014r. został zamontowany pierwszy w Polsce pantograf służący ładowaniu baterii autobusowych. Jest to o wiele wydajniejszy sposób ładowania, niż za pomocą wtyczki podłączonej do kontaktu (wystarczy kilka minut, aby autobus był gotowy do kolejnego kursu).

9. Podsumowanie
Stale zwiększająca się liczba pojazdów spalinowych poruszających się po drogach oraz ilość emisji z nich pochodząca przyczynia się do pogarszania jakości życia społeczeństwa nie tylko w aspekcie ekologicznym (uciążliwość emisji CO2eq i hałasu), ale także poprzez większe koszty transportu.
Aktualnie autobusy elektryczne mogą być wprowadzone stosunkowo na krótkich trasach (do ok 200 km) oraz przy niewielkich prędkościach (ok. 50 km/h), co odpowiada specyfice transportu miejskiego. Ponadto częste postoje w korkach, na przystankach i światłach ulicznych, w pracującym pojeździe, sprzyjają wykorzystaniu autobusów elektrycznych, gdyż w trakcie postojów pobór energii i hałas jest znikomy, a spaliny nie są generowane (w przeciwieństwie autobusów z silnikiem spalinowym).
Przeprowadzona analiza wykazała, iż zastąpienie autobusów spalinowych – elektrycznymi pozwala na oszczędności w okresie eksploatacji, które wynoszą około 80% (tj. ponad 140 mld zł). Również redukcja emisji CO2eq jest imponująca i wynosi prawie 64% (tj. 760,5 Gg CO2eq).
Głównym mankamentem wprowadzenia na szeroką skalę autobusów elektrycznych jest ich wysoka cena zakupu oraz krótki zasięg. Jednakże nieustannie prowadzone są badania, mające na celu opracowanie nowych technologii poprawiających ich parametry. Przyczyniają się do tego również zmieniane przepisy prawne, oraz promowanie kryteriów ekologicznych i koncepcji kosztów cyklu życia w zrównoważonych zamówieniach publicznych.