Az energiahatékonyság a közlekedés jellemzi az energia szükséges a mozgatásához áruk vagy személyek egy távoli adatok az inverz arány is méri: az általában 100 kilométeres távolság megtételéhez felhasznált energia. Ez számos tényezőtől függ, különösen a jármű műszaki jellemzőitől, valamint a foglaltságtól vagy a töltöttségtől.
A 2010/31 / EU irányelv által átvett, 2006-os európai irányelv az energiahatékonyságot "az eredmények, a szolgáltatás, az áruk vagy az általunk nyert energia és az ennek tulajdonított energia közötti kapcsolatnak" határozza meg .
Ahhoz, hogy valóban releváns legyen, a fogyasztás / távolság aránynak integrálnia kell a megtestesített energiát , amelyet a jármű teljes életciklusa alatt , annak gyártásától az újrahasznosításáig el kell fogyasztani, elfelejtve a közúti vagy közúti közlekedési infrastruktúrát. De a járműmodellek és használati módjaik sokfélesége miatt ez az elméleti követelmény elfogadhatatlan. Azonban minden másnál inkább a közlekedés (amelyet meglehetősen messze követ az élelmiszer) az az ágazat, ahol a megtestesült energia aránya a legnagyobb, addig a pontig, ahol több megtestesült energiát költenek oda, mint a közvetlen energiát.
A szállítási mód energiahatékonyságát a jármű hatékonyságának javításával lehet javítani .
A hatékonyság fogalma némi pontosítást igényel: a mozgó járműnek a súlyával megegyező emelést kell biztosítania; ez a felvonás elkerülhetetlen húzáshoz vezet: szárazföldi járművek gördülési ellenállása , síkok és fóliás hajók által indukált ellenállás (emeléssel), hajóknál hullámhúzás. Az erőműnek olyan tolóerőt kell biztosítania, amely megegyezik a teljes ellenállással, az emeléshez kapcsolódó ellenállás és a másik ellenállás összegével: súrlódás, nyomás (az alakhoz viszonyítva), paraziták. A teljes ellenállásban az emeléshez rendelt ellenállási rész nagyon alacsony a szárazföldi járművek és különösen a vonatok esetében. Alacsony lehet olyan hajók esetében is, amelyek sebessége a hosszúsághoz ( Froude-szám ) képest alacsony (uszályok, konténerszállító hajók).
A járművek maximális motorteljesítményének, össztömegének és maximális sebességének adatai alapján létrehozott Gabrielli - von Kármán (1951) diagram áttekintést nyújt a különböző szállítási módokról. Ennek a diagramnak az ordinátái képviselik a szállítóeszköz maximális ellenállásának (vagy abszolút értékben a maximális hajtóerőnek) a jármű teljes tömegére vetített hányadát (ez a hányados egy repülőgép esetében a finomság inverze maximális sebességnél). Theodore von Kármán Aerodynamics (1953) című munkájában jelzi, hogy a különböző görbéket nem az egyes kategóriák különböző járműveinek átlagaként húzták meg, hanem sokkal inkább az egyes kategóriák legjobb (energetikailag szólva) járműveinek ábrázolásaként. A diagram azt mutatja, hogy a sebesség nagyban befolyásolja a jármű maximális üzemanyag-hatékonyságát.
A nagyobb energiahatékonyságra való törekvés része a környezetvédelem és az ellátás biztonságának általánosabb célkitűzései. A várható az irányelv az energiahatékonyság az Európai Unió határozza meg ezeket a célokat: „Az Unió előtt álló példátlan kihívásokkal eredő megnövekedett energiaimport-függőség és az erőforrások szűkössége, valamint annak szükségességét, hogy az éghajlatváltozás elleni küzdelem és a gazdasági válság leküzdéséhez . Az energiahatékonyság értékes eszköz e kihívások kezelésében. Az elsődleges energiafogyasztás csökkentése és az energiaimport korlátozása révén javítja az Unió ellátásának biztonságát. Ez segít költséghatékony módon csökkenteni az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását, és ezáltal enyhíti az éghajlatváltozást. "
Az energiahatékonyságot olyan arány formájában mérik, amely a következőképpen fejezhető ki:
A szállítás, az emberek vagy az áruszállítás céljának figyelembevétele érdekében a statisztikusok az energiahatékonyságot a hasznos teherhez és a távolsághoz viszonyítják, kWh / 100 utaskilométer (vagy utaskilométer) vagy kWh / 100 tonna kilométerben .
Lehetséges kilogramm olajegyenérték felhasználása a következő egyenértékűséggel: 1 kg (ep) = 11,628 kWh
Az izomösszehúzódás teljes energiahozama körülbelül 24%.
A kerékpár a legenergiahatékonyabb közlekedési eszköz. Ötször hatékonyabb, mint a gyaloglás.
A gyalogos vagy a kerékpáros energiafogyasztása az ember súlyától függ. Egy 68 kg-os ember, aki 16 km / h sebességgel kerékpározik, 3,2 kWh / 100 km-t költ . Ugyanaz a 68 kg-os ember, aki 4 km / h sebességgel jár, 6,1 kWh / 100 km-t költ.
kWh | |
---|---|
Gyaloglás ( 4 km / h ) | 6.1 |
Kerékpározás ( 16 km / h ) | 3.2 |
Megjegyzés: Ebben a táblázatban csak az izomenergiát vesszük figyelembe; a kerékpár esetében a megtestesített energia ( amelyet a kerékpár gyártására, szállítására és értékesítésére fordítottak) nem tartalmazza.
Az energiafogyasztás autók számos tényezőtől függ: a motor, aerodinamika , gumik , stb Az aerodinamikai ellenállás a sebesség négyzetével növekszik, és a gumiabroncsok jelentős ellenállást váltanak ki az előre történő mozgással szemben, mivel a kerék minden fordulatánál deformálódik a hiszterézis .
Termikus autóA gyártók által bejelentett fogyasztások mindeddig nem tükrözték a valós felhasználási körülmények közötti fogyasztások valóságát. A PSA csoport , az Európai Közlekedési és Környezetvédelmi Szövetség, a francia Környezetvédelmi Egyesület, a France Nature Environnement és a Bureau Veritas megállapodtak egy mérési protokollban, amely sokkal közelebb áll a valósághoz, mert ez korrelál a német webhely által szolgáltatott eredményekkel Spritmonitor ± 0,2 liter / száz kilométer sebességgel.
A Németországban , a csoport Allianz pro Schiene ( . Minden Alliance for Rail ) bejelenti, hogy a német összefüggésben a következő számokat:
a benzin egyenérték | kWh | |
---|---|---|
Autó | 6.1 | 61 |
A gyakorlatban a hatásfok alacsony terhelés mellett nagyon alacsony. Figyelembe véve az átvitellel kapcsolatos veszteségeket és azt a tényt, hogy gyakran a maximális teljesítmény 10–20% -ának megfelelő teljesítménnyel működünk, leállítási periódusok, tartozékok ellátása és fűtéskor az átlagos hatékonyság kerekek 14 és 26% között vannak (lásd a szemközti ábrát). Ezért jelentős fejlődési lehetőség van.
Számos megoldás lehetséges a gépjárművek általános teljesítményének javítására:
A termikus jármű átlagos teljesítménye gyenge, ezt az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának szemléletes grafikonja magyarázza . A The Shift Project szerint 17% .
Ehhez a fogyasztáshoz hozzá kell adni a 2000-es évek óta növekvő légkondicionálás fogyasztását ahhoz a ponthoz, hogy esetleg "kompenzálja a járművek egységnyi fogyasztásának csökkentésére tett erőfeszítéseket" . A felesleges fogyasztás tehát 0,6–1,8 l / 100 km lenne a ciklus típusától függően, benzinmotor esetén 20 ° C alaphőmérséklet és 30 ° C külső hőmérséklet (0,9–2,5 l / 100 km) dízelhez).
Elektromos autóA Spritmonitor telephelye és a német ADAC a leggazdaságosabb elektromos autók rangsorát kínálja a tényleges vagy mért fogyasztás alapján. A jármű fogyasztása nem minden, mert figyelembe kell venni a töltés során bekövetkező veszteségeket: "benzinmotorral ez annyit jelent, hogy néhány liter kiömlik tankoláskor" . Ez a veszteség az újratöltés során 9,9 és 24,9% között mozog.
Az alábbi táblázat összehasonlítja a Környezetvédelmi Ügynökség (EPA) által 2016 novemberében a teljesen elektromos járművekre vonatkozó hivatalos üzemanyag-takarékossági besorolásokat a legenergiahatékonyabb, távolsági dugaszolható hibrid járművekkel ( második generációs Chevrolet Volt ), benzin-elektromos hibridekkel (Toyota Prius Eco, negyedik generáció) és 2016-os EPA közepes méretű új járművek, 9,4 L / 100 km üzemanyag-fogyasztással .
Jármű | Modell (év) | Kombinált ciklus | Város | Országút |
---|---|---|---|---|
Hyundai Ioniq Electric | 2017 | 15.7 | 14.0 | 17.5 |
BMW i3 (60 Ah) | 2014/2015/2016 | 17.2 | 15.6 | 19.3 |
Scion iQ EV | 2013 | 17.7 | 15.5 | 20.4 |
Chevrolet Bolt EV | 2017 | 17.7 | 16.7 | 19.0 |
Chevrolet Spark EV | 2014/2015/2016 | 18.0 | 16.7 | 19.6 |
BMW i3 (94 A, h) | 2017 | 18.1 | 16.6 | 20.2 |
Honda Fit EV | 2013/2014 | 18.1 | 16.2 | 20.4 |
Fiat 500e | 2013/2014/2015 | 18.4 | 17.5 | 19.8 |
Volkswagen e-Golf | 2015/2016 | 18.4 | 17.0 | 20.4 |
Nissan Leaf (24 kWh ) | 2013/2014/2015/2016 | 18.7 | 17.0 | 21.0 |
Mitsubishi | 2012/2013/2014/2016 | 19.1 | 17.0 | 22.0 |
Nissan Leaf (30 kWh ) | 2016 | 19.1 | 17.2 | 21.0 |
Fiat 500e | 2016 | 19.1 | 17.7 | 21.0 |
Intelligens elektromos hajtás | 2013/2014/2015/2016 | 20.0 | 17.5 | 23.0 |
Kia Soul EV | 2015/2016 | 20.4 | 18.0 | 23.0 |
Ford Focus Electric | 2012/2013/2014/2015/2016 | 20.4 | 19.0 | 22.0 |
Tesla Model S AWD-70D | 2015/2016 | 21.0 | 21.0 | 21.0 |
Tesla Model S AWD-85D | 2015/2016 | 21.0 | 22.0 | 20.2 |
Tesla Model S AWD-90D | 2015/2016 | 21.0 | 22.0 | 20.2 |
Tesla Model S (60 kWh ) | 2014/2015/2016 | 22.0 | 23.0 | 22.0 |
Tesla Model S AWD-P85D | 2015/2016 | 23.0 | 24.0 | 22.0 |
Tesla Model S AWD-P90D | 2015/2016 | 23.0 | 24.0 | 22.0 |
Tesla Model X AWD-90D | 2016 | 23.0 | 24.0 | 23.0 |
Tesla Model X AWD-P90D | 2016 | 24.0 | 24.0 | 24.0 |
Tesla Model S (85 kWh ) | 2012/2013/2014/2015 | 24.0 | 24.0 | 24.0 |
Mercedes-Benz B-osztályú elektromos meghajtás | 2014/2015/2016 | 25.0 | 25.0 | 26.0 |
Toyota RAV4 EV | 2012/2013/2014 | 28.0 | 27.0 | 29.0 |
BYD e6 | 2012/2013/2014/2015/2016 | 34.0 | 35.0 | 33.0 |
A minimális fogyasztás egy elektromos autó szerint az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma , a 16,8 kWh / 100 km az esetben a BMW i3 . A Drezdai Műszaki Egyetem tanulmányában az elektromos járművek átlagos fogyasztását 15 kWh / 100 km-re becsülik . Végül a Nukleáris Világszövetség becslése szerint az elektromos járművek fogyasztása 13 és 20 között mozog , az átlag 15 kWh / 100 km körül van , fűtés és légkondicionálás nélkül. A Renault Zoe fogyasztását az autókra vetítve 14,8-15,7 kWh / 100 km-re becsülik. Florian Kobloch et al. , ez az érték jelenleg 19 kWh / 100 km . Az Enedis azt jelzi, hogy a jármű típusától függően az alkalmazott értékek 16 és 23 kWh / 100 km között mozognak. For The Shift Project , az átlagos érték 16 kWh / 100 km .
Az elektromos járművekre vonatkozó becsült adatok lehetővé teszik a teljes energiafogyasztásra vonatkozó táblázat kitöltését az alábbiak szerint, 1,58 fő kihasználtsága alapján:
kWh | kgep | |
---|---|---|
Elektromos autó (magas hipotézis) | 16.0 | 1.38 |
Elektromos autó (alacsony hipotézis) | 8.6 | 0,74 |
Az ökokomparátor használata lehetővé teszi a táblázat kitöltését a fogyasztott végső energiában az alábbiak szerint:
- | kWh | kgep |
---|---|---|
Távolsági busz | 20.9 | 1.8 |
Busz | 47.7 | 4.1 |
Az edző és a nehéz teherautó hatékonysága 35% a The Shift Project szerint .
MotorkerékpárAz ökokomparátor használata lehetővé teszi a táblázat kitöltését a fogyasztott végső energiában az alábbiak szerint:
- | kWh | kgep |
---|---|---|
Motorkerékpár | 51.2 | 4.4 |
A Németországban , a csoport Allianz pro Schiene ( . Minden Alliance for Rail ) bejelenti, hogy a német összefüggésben a következő számokat:
a benzin egyenérték | kWh | |
---|---|---|
Nagy súlyok | 3.9 | 38.9 |
A légi közlekedés, amelyen a modern turizmus egy része függ, gyenge energiamérleggel rendelkezik.
Az ökokomparátor használata lehetővé teszi a táblázat kitöltését a fogyasztott végső energiában az alábbiak szerint:
- | kWh | kgep |
---|---|---|
Repülőgép | 52.3 | 4.5 |
A Nemzetközi Energiaügynökség 2019-es jelentése szerint míg a globális személyszállítás 8% -át a vasút teszi ki az utaskilométerek és az áruszállítás 7% -át tekintve, a megfelelő energiafogyasztás csak a közlekedési ágazat teljes energiaigényének 2% -a.
A Németországban , az Allianz pro Schiene csoport ( „Szövetség vasúti” ) bejelenti, a német összefüggésben a következő számokat:
liter benzinegyenérték | kWh | |
---|---|---|
Vonat | 1.1 | 11. |
liter benzinegyenérték | kWh | |
---|---|---|
Vonat | 0,83 | 8.3 |
Az ADEME ökokomparátor segítségével a következő szinoptikus táblázat tölthető ki:
- | kWh | kgep |
---|---|---|
TER | 13.4 | 1.2 |
Vonat | 7.9 | 0,68 |
TGV | 3.1 | 0,27 |
Villamos | 7.0 | 0.6 |
A sínen a gördülési ellenállás sokkal alacsonyabb, mint a gumiabroncs-út érintkezés esetén. A különbség 1 és 7 közötti nagyságrendű, azaz a vonat esetében 0,2% -os, a 110 km / h sebességű kocsinál 1,5% -os ellenállási együttható . Ráadásul mindaddig, amíg a kocsik közötti kapcsolat körültekintő, az első kocsinál nagyobb aerodinamikai ellenállóképesség keletkezik, mint a következő kocsikénál, ami pozitív hatással van a szállított utasonkénti átlagos ellenállásra; a még mindig gyors TGV alacsony fogyasztása ezt bizonyítja.
A francia Környezetvédelmi és Energiagazdálkodási Ügynökség ökokomparátora a közlekedési módok használatára vonatkozó statisztikák alapján lehetővé teszi a különböző közlekedési módok által felhasznált végső energia összehasonlítását . Ez az öko-összehasonlító nem veszi figyelembe az elektromos autókat. Ez a számítógépes eszköz megmutatja a tömegközlekedés ökológiai érdekét az energiafogyasztás szempontjából.
Ez az öko-összehasonlító nem veszi figyelembe a járművek energiáját . Megjegyzés: A fenti eredményeket a francia statisztikák alapján számítják ki. Az ADEME feltevései figyelembe veszik az autóra jutó 1,4 fő kihasználtságát. Alapértelmezés szerint az összehasonlítás elvégzéséhez választott távolság 100 km , kivéve repülővel (1000 km ), transzilienen, metróval, villamossal és busszal, valamint kerékpárral (10 km ) történő utazást . Bizonyos szállítási módok, például a TER és a személygépkocsik esetében az átlagos energiafogyasztás magasabb lenne rövidebb utak esetén. Éppen ellenkezőleg, az összehasonlítás szerint az átlagos motorkerékpár-energiafogyasztás nagyobb hosszú utak esetén.
Az ökokomparátor használata lehetővé teszi a táblázat kitöltését a fogyasztott végső energiában az alábbiak szerint:
- | kWh | kep |
---|---|---|
Autó | 62.8 | 5.4 |
Repülőgép (közepes távolsági repülés) | 51.8 | 4.45 |
Motorkerékpár | 50.7 | 4.36 |
Busz | 47.7 | 4.1 |
Távolsági busz | 21.3 | 1.83 |
Transilien | 14.0 | 1.2 |
TER | 13.4 | 1.15 |
Fővonat | 7.9 | 0,68 |
Metró | 8.1 | 0.7 |
Villamos | 7.0 | 0.6 |
TGV | 3.1 | 0,27 |
Ha összehasonlítjuk az autonóm utazás különböző lehetőségeit a közvetlen energiafogyasztás szempontjából, akkor az elektromos alternatívák, az autó és a robogó 5-12-szer jobb egyensúlyt tudnak felmutatni, mint benzin vagy dízel társaik. Az elektromos kerékpár viszont 40–60-szor kevesebb energiát fogyaszt, mint az egyes termikus közlekedési módok.
- | kWh | kep |
---|---|---|
Legutóbbi termálautó | 60 | 5.2 |
Elektromos autó | 10-16 | 0,9-1,4 |
Termikus robogó | 47 | 4.0 |
Elektromos robogó | 4-8 | 0,3-0,7 |
Elektromos bicikli | 1 | 0.1 |
Az ökomobilitás az intermodalitás fejlesztése révén . Ez megköveteli az utasok energiahatékonyabb közlekedési eszközökre, például vonatokra vagy villamosokra történő átadását .
Az ADEME , a GrDF és a Greenpeace forgatókönyvek az útról a vasútra való áttérésre támaszkodnak.
A repülőgép nagy sebességével nagy távolságok megtételét teszi lehetővé. Energiahatékonysága azonban továbbra is közepes marad: rengeteg energiát fogyaszt.
A szállítás energiahatékonysága nagymértékben függ a járművek kihasználtságától (utasok) vagy töltöttségétől ( rakomány ). Így a vasúti közlekedés energiahatékonyságában az országtól függően nagyon nagy eltérések figyelhetők meg, főként a vonatok kihasználtsága vagy töltöttségi szintje közötti különbségek miatt. Ez a logika a telekocsizás ösztönzéséhez is vezetett .
Visszapattanó hatásról beszélünk, amikor egy technológia hatékonyságának javulása (nagyobb sebesség, alacsonyabb energiafogyasztás stb. ) A kereslet növekedéséhez vezet.
SebességhatásA gyorsabb közlekedési módok ( autó , autópályák és gyorsforgalmi utak , TGV , nagysebességű hajók , repülőgépek ) fejlesztése a megtett távolságok meghosszabbításával a szállításhoz felhasznált energia növekedéséhez vezethet.
A vasúti szállítás területén a TGV lehetővé teszi a gyorsabb mozgást. A felhasználók tehát egy adott idő alatt tovább tudnak menni, akár munkába járáshoz, akár utazáshoz. Ez a hatás lehetővé teszi a nem hatékony szállítási mód (a kocsi) átkapcsolását egy másikra, amely kevésbé hatékony, de a megnövekedett utazás csökkentheti azokat a nyereségeket, amelyeket a vonat kocsihoz képest magasabb energiahatékonysága tesz lehetővé. Hasonlóképpen, a megfizethető utazást kínáló légitársaságok száma megnövelte a távolsági utak számát. Ha ezeket a távoli utakat csak gyalog, lóháton vagy hajón kellene megtenni (mint a Marco Polo idején), akkor nyilvánvalóan sokkal kevesebb lenne.
2015-ben azonban a hosszú utak iránti kereslet csökkenése figyelhető meg Franciaországban.
Javított energiahatékonyságA közlekedés energiahatékonyságának javítása annak költségeinek csökkentésével a közlekedési kereslet növekedését eredményezheti. Ezt a hatást a teherszállítás területén figyelték meg Kínában.