ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΥΦΥΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΡΥΠΩΝ ΤΩΝ ΟΔΙΚΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΥΦΥΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΡΥΠΩΝ ΤΩΝ ΟΔΙΚΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΜΑΜΑΡΙΚΑΣ ΣΩΚΡΑΤΗΣ ΑΕΜ:4604 ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΝΤΖΙΑΧΡΗΣΤΟΣ ΛΕΩΝΙΔΑΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2012

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 5. Υπεύθυνος: ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ Επ. Καθ. Λ. Ντζιαχρήστος 6.Τίτλος εργασίας: ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΥΦΥΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΤΩΝ ΟΔΙΚΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ 7. Ονοµατεπώνυµο φοιτητή: 7. Αριθµός µητρώου: Σωκράτης Μαµαρίκας-Ίτσιος Θεµατική περιοχή: 10.Ηµεροµηνία έναρξης: 11. Ηµεροµηνία παράδοσης: Οδικές µεταφορές, ευφυή συστήµατα µεταφορών κατανάλωση ενέργειας, εκποµπές 13.Περίληψη: Οκτώβριος 2011 Ιούλιος Αριθµός εργασίας: Αντικείµενο της παρούσας διπλωµατικής εργασίας είναι η µελέτη της επίδρασης των ευφυών Αρ. Σελίδων: 143 συστηµάτων των µεταφορών (ΙTS) στην κατανάλωση ενέργειας και στις εκποµπές των οδικών µεταφορών Αρ. Εικόνων: 40 Στα πρώτα κεφάλαια ορίζεται σε ένα ευρύ πλαίσιο το ενεργειακό πρόβληµα, η αστική ρύπανση Αρ. Διαγραµµάτων: και το φαινόµενο του θερµοκηπίου και καταγράφονται οι κυριότεροι ρύποι των µεταφορών. Αρ. Πινάκων: 29 Παρουσιάζονται οι διαπιστώσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την κλιµατική αλλαγή και προσδιορίζεται η συνεισφορά των µεταφορών στα περιβαλλοντικά προβλήµατα. Στη συνέχεια Αρ. Παραρτηµάτων: γίνεται αναφορά στις δυνατότητες περιορισµού των εκποµπών των µεταφορών µέσω της Αρ. Παραποµπών:49 περιγραφής των κυριότερων τεχνικών λύσεων. 15. Λέξεις κλειδιά: Κατόπιν προσεγγίζεται το ζήτηµα µεταφορές-κατανάλωση ενέργειας και εκποµπές. Παρουσιάζονται οι κυριότερες παράµετροι που επιδρούν στην κατανάλωση και στις εκποµπές (όχηµα-οδηγός-κυκλοφοριακές συνθήκες). Προσδιορίζονται τα χαρακτηριστικά που λαµβάνει η κυκλοφορία ανάλογα µε το επίπεδο στο οποίο αναπτύσσεται. Ορίζονται τα µεγέθη που επηρεάζονται από από τις παραµέτρους και µε τη σειρά τους επηρεάζουν την κατανάλωση ενέργειας και τις εκποµπές. Τα µεγέθη θα αποτελέσουν το κριτήριο για την ποιοτική και ποσοτική εκτίµηση της κατανάλωσης ενέργειας. Τίθεται το όραµα της Λευκής Βίβλου για ένα βιώσιµο ευρωπαϊκό σύστηµα µεταφορών για την 15. Σχόλια: καλύτερη και ασφαλέστερη χρήση του δικτύου µε προώθηση των συστηµάτων πληροφοριών και επικοινωνιών. Τα ITS µπορούν αποτελέσουν σηµαντικό εργαλείο για τη διαχείριση των µεταφορών. Καταγράφεται η βούληση της Ε.Ε. να προωθήσει τη ανάπτυξη των ευφυών συστηµάτων ώστε να συµβάλλουν στη µείωση της κατανάλωσης ενέργειας των εκποµπών από τις µεταφορείς. Στη συνέχεια πραγµατοποιείται κατηγοριοποίηση των ITS. Γίνεται η διάκριση σε συστήµατα εντός του οχήµατος, σε συστήµατα πλοήγησης και πληροφόρησης και σε συστήµατα διαχείρισης και ελέγχου της κυκλοφορίας. Ακολουθεί η ανάλυση των παραπάνω κατηγοριών προσδιορίζεται ο τρόπος µε τον οποίο τα συστήµατα επιδρούν στην οδηγική συµπεριφορά, στην ασφάλεια των µετακινήσεων και στην αποτελεσµατική διαχείριση της κυκλοφορίας. Παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα των εφαρµογών των συστηµάτων. Γίνεται καταγραφή των ευρωπαϊκών προγραµµάτων που είναι σήµερα σε εξέλιξη και στοχεύουν στην ενεργειακή βελτιστοποίηση των ITS. Εκτίθενται τα κυριότερα µοντέλα εκποµπών και κυκλοφορίας και παρουσιάζεται ο τρόπος σύνδεσης τους για την προσοµοίωση των ITS 14. Στοιχεία εργασίας: Στο τέλος η διπλωµατική εργασία καταλήγει στην κωδικοποίηση συγκεκριµένων συµπερασµάτων και στη διατύπωση προτάσεων για τη διάδοση και τη χρήση των ITS. 17. Συµπληρωµατικές παρατηρήσεις: 19. Βαθµός: Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 2

3 Πρόλογος Aντικείμενο της Διπλωματικής Εργασίας είναι η επίδραση των Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών (ΙΤS) στην κατανάλωση καυσίμου και στις εκπομπές. Η Εργασία αυτή : - Προσεγγίζει το ζήτημα μεταφορές- κατανάλωση ενέργειας- εκπομπές, εξετάζοντας τους παράγοντες των μεταφορών που επιδρούν στην κατανάλωση καυσίμου και στις εκπομπές δηλ. το όχημα, την οδηγική συμπεριφορά και τις κυκλοφοριακές συνθήκες. - Καταγράφει, κατηγοριοποιεί και αναλύει τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών με επικέντρωση στα συστήματα εντός του οχήματος, στα συστήματα πλοήγησης και πληροφόρησης και στα συστήματα διαχείρισης και ελέγχου της κυκλοφορίας και με κύριο προσανατολισμό στην ενεργειακή τους αποδοτικότητα. Παράλληλα περιγράφονται αξιόλογες περιπτώσεις εφαρμογών των συστημάτων σε διάφορες Ευρωπαϊκές πόλεις και παρουσιάζονται τα ενεργειακά και περιβαλλοντικά τους αποτελέσματα - Παρουσιάζει τα βασικά μοντέλα εκπομπών και μοντέλα κυκλοφορίας. - Καταγράφει τους στόχους των νέων προγραμμάτων που προωθεί η Ευρωπαϊκή Ένωση και βρίσκονται σε εξέλιξη, τα οποία αποβλέπουν στην καλύτερη αξιολόγηση των Ευφυών Συστημάτων, σε ό,τι αφορά τις επιπτώσεις τους στην κατανάλωση ενέργειας. - Τέλος κωδικοποιεί τις διαπιστώσεις ως προς τη συνεισφορά των διαφόρων ΙΤS ως χρήσιμων εργαλείων στη διαχείριση της κυκλοφορίας και διατυπώνει προτάσεις για την καλύτερη αξιοποίησή τους στο πλαίσιο της στρατηγικής της Ε.Ε για τις Μεταφορές και την ανάπτυξη των Ευφυών Συστημάτων. Με την ολοκλήρωση της Εργασίας θέλω να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον επιβλέποντα Καθηγητή Λεωνίδα Ντζιαχρήστο, για την πολύ καλή συνεργασία και την παροχή χρήσιμων κατευθύνσεων για την πρόοδο και ολοκλήρωση της Εργασίας. Επίσης ευχαριστώ τον υποψήφιο διδάκτορα του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών Χρήστο Σαμαρά, για τη συμβολή του και για τις επισημάνσεις του. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 3

4 Περιεχόμενα Σελίδα Ο σκοπός και η μεθοδολογία της Διπλωματικής Εργασίας 7 1. Εισαγωγή Ενεργειακά και περιβαλλοντικά προβλήματα (Ενεργειακό πρόβλημα- Αέρια θερμοκηπίου-αστική ρύπανση) Η συνεισφορά των μεταφορών στα περιβαλλοντικά προβλήματα Διαπιστώσεις της Ε.Ε. για την κλιματική αλλαγή Ο τομέας των μεταφορών Οι δυνατότητες τεχνικών λύσεων Οι ρύποι των οδικών μεταφορών και τρόποι περιορισμού τους Τεχνολογίες αντιρρύπανσης Καύσιμα Κατανάλωση καυσίμου και εξάρτηση από την κυκλοφορία Παράγοντες που επηρεάζουν την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές των μεταφορών Όχημα και παραγωγή ισχύος Παράμετροι και μεταβλητές της κυκλοφορίας Τυποποίηση της κυκλοφορίας και κύκλος οδήγησης Μεταβλητές της κυκλοφορίας Χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας Εκτίμηση των εκπομπών της κυκλοφορίας Ευφυή συστήματα μεταφορών Ορισμοί και το Ευρωπαϊκό πλαίσιο Κατηγοριοποίηση των ευφυών συστημάτων των μεταφορών Συστήματα εντός του οχήματος-συνοπτική περιγραφή Συστήματα αλλαγής της οδηγικής συμπεριφοράς (Driver behaviour systems) Εξελιγμένα συστήματα υποβοήθησης του οδηγού (Advanced Driver Assistance Systems) Τα κυριότερα συστήματα εντός του οχήματος-αναλυτική περιγραφή Η έννοια της οικολογικής-οικονομικής οδήγησης (eco-driving) 42 Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 4

5 3.4.2 Δείκτης αλλαγής σχέσεων μετάδοσης (Gear shift indicatror GSI) Σύστημα Start-Stop Έξυπνο σύστημα προσαρμογής της ταχύτητας (Intelligent Speed Adaptation) Σύστημα παρακολούθησης της πίεσης των ελαστικών (Τyre pressure monitoring) Τρένο οχημάτων (Platooning) Συστήματα πλοήγησης και πληροφόρησης Συστήματα που χρησιμοποιούνται πριν το ταξίδι Συστήματα που χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια του ταξιδιού Συστήματα που χρησιμοποιούνται μετά το ταξίδι 77 4 Συστήματα διαχείρισης και ελέγχου της κυκλοφορίας Διαχείριση της κυκλοφορίας (Τraffic management) Μετρήσεις των μεγεθών της κυκλοφορίας και συνολική διαχείριση Δυναμικός Έλεγχος, συγχρονισμός και βελτιστοποίηση των φωτεινών σηματοδοτών Oλοκληρωμένα Συστήματα Τορίνο 5T Πρόγραμμα HEAVEN Έλεγχος πρόσβασης και διαχείριση της ζήτησης (Access Control and Demand Management) Παραδείγματα εφαρμογής ελέγχου πρόσβασης Συμπεράσματα ελέγχου της πρόσβασης Μεταβλητά και Δυναμικά όρια ταχύτητας (Variable and Dynamic speed limits) Επιβολή ορίου ταχύτητας Ευρωπαϊκά προγράμματα ευφυών συστημάτων ενεργεικού και περιβαλλοντικού προσανατολισμού Προσομοιώσεις και υπολογιστικές δυνατότητες Μοντέλα εκπομπών Μοντέλα συγκεντρωτικών συντελεστών εκπομπών (Aggregated emission factor models) Μοντέλα μέσης ταχύτητας (Average speed models) Μοντέλα διορθωμένης μέσης ταχύτητας (Corrected average speed models) 122 Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 5

6 6.1.4 Μοντέλα κατάστασης κυκλοφορίας (Traffic situation models) Μοντέλα πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης (Multiple linear regression models) Μοντέλα τρόπου οδήγησης (Modal models) Στιγμιαία μοντέλα (Instantaneous models) Μοντέλα κυκλοφοριακής προσομοίωσης Μακροσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα Μικροσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα Μεσοσκοπικά κυκλοφοριακά μοντέλα Ολοκληρωμένη αλυσίδα μοντελοποίησης των ευφυών συστημάτων Διαπιστώσεις και συμπεράσματα Βιβλιογραφία 137 Παράρτημα 141 Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 6

7 Ο σκοπός και η μεθοδολογία της Διπλωματικής Εργασίας Ο σκοπός της Διπλωματικής Εργασίας είναι να διερευνήσει τις επιπτώσεις των Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών (ITS) στην κατανάλωση καυσίμου και στις εκπομπές από τα οχήματα. Η διερεύνηση αυτή πραγματοποιείται αφενός μεν με την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο τα ITS επιδρούν στην κατάσταση κυκλοφορίας καθώς και με την ανάλυση των αποτελεσμάτων που επιφέρουν σ αυτήν και αφετέρου με την ανάλυση των μηχανισμών με τους οποίους τα ITS με την εφαρμογή τους επηρεάζουν απευθείας τα οχήματα και τους οδηγούς και επομένως την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές. Η διερεύνηση των επιπτώσεων προϋποθέτει την πραγματοποίηση της καταγραφής, ταξινόμησης και αξιολόγησης των ITS προκειμένου να φανεί η δυνατότητα της άμεσης και έμμεσης επίδρασής τους στην ενεργειακή κατανάλωση και στις εκπομπές. Αρωγός στην προσπάθεια αυτή της αξιολόγησης των ITS είναι η αναζήτηση των αποτελεσμάτων που είχε η εφαρμογή τους στις διάφορες πόλεις του Ευρωπαϊκού χώρου. Παράλληλα η Διπλωματική αυτή Εργασία, έλαβε υπόψη την πεποίθηση που είναι διαμορφωμένη στο επίπεδο της Ευρωπαϊκής Επιτροπής (και των ομάδων δράσης που έχει συγκροτήσει), ότι δεν υπάρχει μια αξιόπιστη μεθοδολογία με την οποία να γίνεται αξιολόγηση των Ευφυών Συστημάτων Μεταφορών ως προς τις επιπτώσεις τους στις εκπομπές CO2. Καταγράφεται λοιπόν ο πυρήνας του σχετικού προβληματισμού που αναπτύσσεται καθώς και οι στόχοι νέων προγραμμάτων που έχουν ξεκινήσει και εκτελούνται σήμερα, τα οποία αποβλέπουν στην άρση των δυσκολιών που παρουσιάζονται ως προς την ύπαρξη επικυρωμένης μεθοδολογίας κοινών κανόνων για την αξιολόγηση των ITS. Με βάση όλα τα παραπάνω η Διπλωματική Εργασία προχωρεί στο τέλος στην κωδικοποίηση των διαπιστώσεών της και διατυπώνει μια σειρά προτάσεων που θεωρεί ότι έχουν τη χρησιμότητά τους στο πλαίσιο της εφαρμογής της στρατηγικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης που αποτυπώνεται στη Λευκή Βίβλο του 2011 για τις Μεταφορές καθώς και στην Οδηγία του 2010 για τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 7

8 1. Εισαγωγή 1.1 Ενεργειακά και περιβαλλοντικά προβλήματα (Ενεργειακό πρόβλημα- Αέρια θερμοκηπίου- Αστική ρύπανση) Ο άνθρωπος στην πορεία της εξέλιξής του παράγει διαρκώς γνώσεις, δημιουργεί προοπτικές ανάπτυξης αποσκοπώντας στη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου και στην πρόοδο της κοινωνίας. Στο πλαίσιο αυτό καθοριστική σημασία έχει η ενέργεια ως φυσικός πόρος αλλά και ως παραγωγική δραστηριότητα άμεσα συνδεδεμένη με την οικονομική ανάπτυξη των χωρών και την ευημερία των κοινωνιών. Οι διαρκώς αυξανόμενες ανάγκες ως αποτέλεσμα αυτής της εξελικτικής πορείας, οδήγησαν στην αλόγιστη ενεργειακή χρήση και στην υπερκατανάλωση των ενεργειακών πηγών. Η διαρκής διεύρυνση της χρήσης των ενεργειακών πόρων δημιουργεί το ενεργειακό πρόβλημα που σχετίζεται με την επάρκεια των πηγών ενέργειας. Η σημαντικότερη συνέπεια της υπερκατανάλωσης όμως συνίσταται στην ρύπανση και την υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Στο πλαίσιο της αντιμετώπισης του ενεργειακού προβλήματος και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων γεννιέται η ανάγκη συγκρότησης συγκεκριμένων στρατηγικών. Οι στρατηγικές εξοικονόμησης ενέργειας έχουν ως συστατικό στοιχείο τόσο την κάλυψη των αυξανόμενων αναγκών, όσο και την αποδοτική εξόρυξη των ενεργειακών πόρων, τη μεταφορά, παραγωγή και χρήση της ενέργειας. Έτσι η αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας αποτελεί πρωταρχική επιδίωξη των κοινωνιών οργανώνοντας δομές και δράσεις προς την εκπλήρωση αυτού του στόχου. Ο στόχος της αύξησης της ενεργειακής αποδοτικότητας επιτυγχάνεται είτε με την βελτίωση του επιδιωκόμενου αποτελέσματος είτε με τη μείωση της κατανάλωσης. Μια ιδιαίτερα σημαντική παράμετρος στην παραγωγή και την κατανάλωση ενέργειας είναι οι επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον. Αυτές εμφανίζονται σε όλα τα στάδια από την εξόρυξη, τη μεταφορά μέχρι και την παραγωγή ενέργειας. Οι σημαντικότερες επιπτώσεις είναι αυτές που σχετίζονται με την ίδια την παραγωγή. Η διοχέτευση των προϊόντων της καύσης των ορυκτών πόρων δημιουργεί σημαντικά προβλήματα ρύπανσης Ρύπανση του περιβάλλοντος είναι η παρουσία στο περιβάλλον ρύπων, δηλαδή κάθε είδους ουσιών, θορύβου, ακτινοβολίας ή άλλων μορφών ενέργειας, σε ποσότητα, συγκέντρωση ή διάρκεια που μπορούν να προκαλέσουν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία, στους ζωντανούς οργανισμούς και στα οικοσυστήματα, ή υλικές ζημιές και γενικά να καταστήσουν το περιβάλλον ακατάλληλο για τις επιθυμητές χρήσεις του.[1] Η ενεργειακή επιβάρυνση σχετίζεται με εκπομπές θορύβων, ακτινοβολιών, θερμότητας, κ.λ.π. Κάθε ανθρώπινη ή φυσική δραστηριότητα προκαλεί εκπομπές ύλης και ενέργειας. Ως πηγή ρύπανσης ορίζεται κάθε εστία που με τη δραστηριότητά της και τις εκπομπές της επιβαρύνει το περιβάλλον. Οι ρύποι χαρακτηρίζονται ανάλογα με την πηγή προέλευσής τους. Ως φυσικές πηγές ρύπων αναφέρονται τα δάση, τα ηφαίστεια, και οι ρύποι που εκλύονται από αυτές είναι αποτέλεσμα φυσικών δραστηριοτήτων. Οι ρύποι που προέρχονται από ανθρωπογενείς πηγές είναι αποτέλεσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι η βιομηχανία, οι αστικές δραστηριότητες (αστικά λύματα, απορρίμματα), η κυκλοφορία, η οικιακή δραστηριότητα (κεντρικές θερμάνσεις) κ.α. Ανάλογα με τον αποδέκτη, η ρύπανση διακρίνεται στη ρύπανση του αέρα ή αλλιώς ατμοσφαιρική ρύπανση, στη ρύπανση των Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 8

9 υδάτων και στη ρύπανση του εδάφους. Με κριτήριο το είδος του ρύπου, η ρύπανση διαχωρίζεται σε: Αέρια ρύπανση: περιλαμβάνεται η ρύπανση που οφείλεται σε αέριες χημικές ουσίες (οξείδια του αζώτου, μονοξείδιο του άνθρακα κ.λ.π.). Η ρύπανση που οφείλεται σε στερεά σωματίδια εντάσσεται σε αυτή την κατηγορία. Αυτό συμβαίνει καθώς τα σωματίδια συμπεριφέρονται ως αέριος ρύπος αν και αποτελούν ξεχωριστή κατηγορία. Με ελάχιστες εξαιρέσεις άμεσος αποδέκτης της αέριας ρύπανσης είναι ο αέρας. Ηχητική ρύπανση: πρόκειται για ρύπανση που οφείλεται στην απόρριψη στον αέρα ενέργειας υπό τη μορφή των ηχητικών κυμάτων. Συναντάται σε περιοχές βιομηχανικής δραστηριότητας, δρόμους, αεροδρόμια. Αποδέκτης της ρύπανσης αυτής είναι ο αέρας. Θερμική ρύπανση: πρόκειται για ρύπανση ήπιας μορφής που οφείλεται στην απόρριψη ενέργειας υπό μορφή θερμότητας. Οι επιπτώσεις της είναι μικρές και εστιάζονται κυρίως σε ζητήματα όχλησης. Αποδέκτες της θερμικής ρύπανσης είναι ο αέρας, το νερό και σε ένα βαθμό το έδαφος Ραδιενεργός ρύπανση: πρόκειται για μία πολύ σοβαρή μορφή ρύπανσης που οφείλεται στην εναπόθεση ραδιενεργών ουσιών στο περιβάλλον. Οι συνέπειες της ρύπανσης αυτής στον άνθρωπο είναι ιδιαίτερα αρνητικές καθώς η ραδιενεργός ρύπανση ευθύνεται για την πρόκληση καρκίνου και θανάτων. Αποδέκτες είναι το νερό, ο αέρας και το έδαφος Αισθητική ρύπανση: είναι αθώα μορφή ρύπανσης που προκαλεί μόνο αισθητική όχληση Οι κυριότεροι αέριοι ρύποι είναι [3]: Οξείδια του θείου (SOx): Προκαλούνται από την καύση του θείου (S) ή οποιασδήποτε άλλης ουσίας που εμπεριέχει θείο. Η κύρια πηγή είναι η καύση ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το πρωτογενές οξείδιο του θείου είναι το διοξείδιο (S02) ενώ μικρές ποσότητες τριοξειδίου του θείου (SO3) σχηματίζονται απ ευθείας (π.χ. στους κλιβάνους). Στην ατμόσφαιρα τo SO2 οξειδώνεται αργά σε SO3. Επιπρόσθετα τα SO2 και SO3 υδρολύονται σχηματίζοντας οξέα του θείου και μέσω των όξινων αποθέσεων έχουν καταστρεπτικές συνέπειες για το περιβάλλον. Η έκθεση του ανθρώπου σε ποσότητες SO2 είναι ιδιαίτερα επιβαρυντική για την αναπνευστική λειτουργία. Βασική πηγή είναι η ηλεκτροπαραγωγή Οξείδια του αζώτου (NOx): Τα οξείδια του αζώτου σχηματίζονται κάθε φορά που ένα καύσιμο καίγεται στην ατμόσφαιρα. Σε υψηλές θερμοκρασίες το διοξείδιο του αζώτου (NO2) και το οξυγόνο Ο2 συνδυάζονται για να σχηματίσουν μονοξείδιο (NO) και ΝΟ2. Επίσης ουσιαστική συνεισφορά στις εκπομπές NOx μπορούν να έχουν τα δεσμευμένα σε οργανικές ενώσεις άτομα του αζώτου. Τα οξείδια του αζώτου συνεισφέρουν στην αιθαλομίχλη, είναι επιβλαβή για τα φυτά και τα ζώα και μπορούν να επηρεάσουν την ανθρώπινη υγεία. Τα NOx συμμετέχουν στις όξινες αποθέσεις. Οι επιπτώσεις του NO2 στους ανθρώπους περιλαμβάνουν ερεθισμό στη μύτη και στα μάτια, πνευμονικό οίδημα (φλεγμονή), βρογχίτιδα και πνευμονία. Τα οξείδια του αζώτου αντιδρούν με συγκεκριμένα VOC (μερικές φορές ονομάζονται χημικά ενεργοί υδρογονάνθρακες) με την παρουσία φωτός και σχηματίζουν φωτοχημικούς οξειδωτικούς παράγοντες στους οποίους συμπεριλαμβάνεται και το όζον. Βασική πηγή των οξειδίων του αζώτου είναι οι μεταφορές. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 9

10 Μονοξείδιο του άνθρακα (CO): Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι άχρωμο, άοσμο και άγευστο και προκαλείται από την ατελή καύση οποιουδήποτε ανθρακούχου καυσίμου Η βασική πηγή είναι οι μεταφορές. Επίσης η θέρμανση των χώρων κατοικίας καθώς και συγκεκριμένες βιομηχανικές δραστηριότητες συμβάλλουν στις εκπομπές CO. Στην ατμόσφαιρα συμμετέχει στις αντιδράσεις σχηματισμού του όζοντος, αν και η συμμετοχή του είναι μικρότερη από τα NOx και τις οργανικές πτητικές ενώσεις (VOC). To CO είναι αδρανές στα φυτά και τα υλικά, αλλά μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Το CO αντιδρά με την αιμοσφαιρίνη στο αίμα για να εμποδίσει τη μεταφορά οξυγόνου. Οι επιπτώσεις στην υγεία των ανθρώπων κλιμακώνονται από ελαφρούς πονοκεφάλους, μέχρι ναυτία και θάνατο, εξαρτώμενες από τη συγκέντρωση του CO και τον χρόνο έκθεσης. Kύρια πηγή είναι η οδική κυκλοφορία, αν και οι εκπομπές του CO, έχουν περιοριστεί από αυτήν λόγω της χρήσης των καταλυτών [3]. Διοξείδιο του άνθρακα (CO2): Είναι το βασικό αέριο του θερμοκηπίου. Η κύρια πηγή εκπομπής του είναι η καύση ανθρακούχων καυσίμων. Κατά το παρελθόν το CO2 δεν χαρακτηριζόταν σαν ρύπος εξαιτίας της μη τοξικότητάς του. Όμως η συνεχής αύξηση των συγκεντρώσεων CO2 σε παγκόσμια κλίμακα, με πιθανολογούμενο αποτέλεσμα σοβαρές αρνητικές επιδράσεις στο γήινο κλίμα, το κατατάσσουν σήμερα στα αέρια που θεωρούνται σαν ρύποι. Πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC): Η κατηγορία αυτή περιλαμβάνει όλους τους υδρογονάνθρακες εκτός του μεθανίου (CH4) Οι πτητικές οργανικές ενώσεις παράγονται ως αποτέλεσμα της ατελούς καύσης. Ορισμένα VOC είναι καρκινογόνα, και άλλα συμμετέχουν στον σχηματισμό φωτοχημικών οξειδωτικών παραγόντων. Μεθάνιο (CH4): Το μεθάνιο είναι αέριο του θερμοκηπίου. Κύριες πηγές εκπομπής του θεωρούνται η εξόρυξη και η διανομή υδρογονανθράκων (κυρίως φυσικού αερίου). Υποξείδιο του αζώτου (Ν2Ο): Αποτελεί αέριο θερμοκηπίου. Εκπέμπεται κατά τη χρήση λιπασμάτων, από την ατελή καύση, από ορισμένες βιομηχανικές δραστηριότητες και από τα βενζινοκίνητα οχήματα, που είναι εφοδιασμένα με τριοδικό καταλύτη. Όζον (O3): Το όζον δεν είναι πρωτογενής ρύπος, δηλαδή δεν παράγεται απ ευθείας από τις πηγές ρύπανσης. Χαρακτηρίζεται ως δευτερογενής καθώς προκύπτει από τις αντιδράσεις των πρωτογενών ρύπων μεταξύ τους. Το όζον στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας είναι ιδιαίτερα τοξικό και επιβλαβές για την υγεία των ανθρώπων. Τα σωματίδια αποτελούν ειδική κατηγορία. Σωματιδιακή ύλη (PM): Οι διεργασίες καύσης μπορούν να εκπέμπουν μικρά σωματίδια από άκαυστη τέφρα ή από ατελώς καμένη αιθάλη. Στις συνέπειες των σωματιδίων συμπεριλαμβάνονται οι μειώσεις στην ορατότητα, η αιθαλομίχλη και διαβρώσεις των υλικών. Τα σωματίδια βλάπτουν την υγεία των ανθρώπων. Τα σωματίδια με αεροδυναμική διάμετρο 0,1-10 μm διεισδύουν στους πνεύμονες. Αιωρούμενα στην ατμόσφαιρα δεσμεύουν συγκεκριμένες ενώσεις που μπορεί να είναι καρκινογόνες (φυτοφάρμακα, μόλυβδος, αρσενικό). Εισερχόμενα στο αναπνευστικό σύστημα, τα σωματίδια συγκρατούν στους πνεύμονες τις ενώσεις αυτές για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Τα σωματίδια μπορούν να δημιουργήσουν σοβαρά αναπνευστικά προβλήματα [3]. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 10

11 Τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα σήμερα που σχετίζονται με τη ρύπανση είναι το φαινόμενο του θερμοκηπίου, η μείωση του ατμοσφαιρικού όζοντος, η φωτοχημική ρύπανση και η όξινη βροχή. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι ένα φαινόμενο το οποίο οφείλεται στη δράση αερίων μικρής συγκέντρωσης στο ισοζύγιο της ακτινοβολίας. Τα αέρια αυτά είναι διαπερατά από την ηλιακή ακτινοβολία αλλά απορροφούν δραστικά τη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία, η οποία εκπέμπεται από τη γη προς το διάστημα. Μέρος της ακτινοβολίας αυτής εκπέμπεται εκ νέου στη γη, με αποτέλεσμα τη θέρμανσή της. Χάρη στην παρουσία των αερίων η θερμοκρασία της γης είναι κατά μέσο όρο 15 C ενώ χωρίς την ύπαρξη αυτών των αερίων θα ήταν - 18 C. Αυτή ακριβώς η αύξηση της θερμοκρασίας της Γης εξαιτίας της παρουσίας ενεργών αερίων καλείται φαινόμενο του θερμοκηπίου. Η αύξηση της συγκέντρωσης των αερίων λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων συμβάλλει στην περαιτέρω παγίδευση της εκπεμπόμενης μεγάλου μήκους κύματος (γήινης) ακτινοβολίας με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας στην κατώτερη ατμόσφαιρα. Στην περίπτωση αυτή γίνεται λόγος για το ανθρωπογενές ή ενισχυμένο φαινόμενο του θερμοκηπίου[4]. Τα σημαντικότερα αέρια του θερμοκηπίου είναι το διοξείδιο του άνθρακα, οι υδρατμοί, το μεθάνιο, το υποξείδιο του αζώτου, και οι χλωροφθοράνθρακες. Επίσης και το τροποσφαιρικό όζον που παράγεται από τις φωτοχημικές διεργασίες στην κατώτερη ατμόσφαιρα, συμπεριφέρεται ως αέριο του θερμοκηπίου. Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται τα αέρια του θερμοκηπίου καθώς και οι πηγές από τις οποίες προέρχονται. Πίνακας 1.1 Αέρια του θερμοκηπίου Αέριο Θερμοκηπίου Διοξείδιο του άνθρακα CO2 Μεθάνιο CH4 Υποξείδο του αζώτου (N2O) Μονοξείδιο του άνθρακα CO Χλωροφθοράνθρακες CFC Όζον (Ο3) Πηγές εκπομπών Καύσεις ορυκτών καυσίμων (άνθρακας πετρέλαιο φυσικό αέριο), αποψίλωση δασών Χώροι διάθεσης απορριμμάτων, απώλειες στη μεταφορά φυσικού αερίου, υγρότοποι Περιοχές στις οποίες έχουν χρησιμοποιηθεί λιπάσματα. Εγκαταστάσεις επεξεργασίας υγρών λυμάτων, μεταφορές Ατελείς καύσεις σε βιομηχανία και αυτοκίνητα Χρήση προωθητικών αερίων, ψυκτικών, διαλυτικών και υλικών για τη συσκευασία αφρών Δευτερογενής ρύπος, προέρχεται από την αντίδραση των πρωτογενών Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 11

12 Η όξινη βροχή: είναι η συσσώρευση θειικών και νιτρικών αλάτων στις αποθέσεις με αποτέλεσμα την αύξηση της οξύτητας σε υδροβιότοπους και την καταστροφή δασών[5]. Η όξινη βροχή οφείλεται στο SO2 που υπάρχει στην ατμόσφαιρα καθώς και στα οξείδια του αζώτου. Το διοξείδιο του θείου προέρχεται από την καύση ορυκτών καυσίμων που περιέχουν θείο και τα οξείδια του αζώτου παράγονται λόγω των υψηλών θερμοκρασιών της καύσης. Το φωτοχημικό νέφος: είναι η προσωρινή συσσώρευση ρύπων στη ευρύτερη περιοχή των πηγών ρύπανσης. Ο σχηματισμός του προϋποθέτει υψηλές εκπομπές οξειδίων αζώτου, υδρογονανθράκων, και έντονη ηλιακή ακτινοβολία, λόγος για τον οποίο το φωτοχημικό νέφος εμφανίζεται συνήθως τους θερινούς μήνες. Στις αστικές περιοχές οι συγκεντρώσεις των πρωτογενών ρύπων VOC και ΝΟ εμφανίζουν τις μέγιστες τιμές νωρίς το πρωί από τις εκπομπές αυτοκινήτων. Με την ανατολή του ηλίου και την έναρξη των φωτοχημικών αντιδράσεων, μειώνονται οι συγκεντρώσεις VOC και ΝΟ, ενώ παράλληλα αρχίζει σταδιακή αύξηση των συγκεντρώσεων των δευτερογενών ρύπων ΝΟ2, Ο3 και αλδεϋδών. Η μέγιστη συγκέντρωση του Ο3 εμφανίζεται κατά κανόνα το απόγευμα. Ο χρόνος σχηματισμού της μέγιστης συγκέντρωσης Ο3 εξαρτάται από το λόγο VOC /NO, το είδος των VOC καθώς και από τις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες (π.χ. ένταση ηλιακής ακτινοβολίας, κ.ά.). Πολλά από τα συστατικά του φωτοχημικού νέφους έχουν ιδιαίτερα βλαπτικές συνέπειες για την υγεία του ανθρώπου. Το Ο3 είναι ιδιαίτερα τοξικό, το PAN και οι αλδεΰδες είναι ισχυρά ερεθιστικά των ματιών και του λαιμού. Η μείωση της στρατοσφαιρικής στοιβάδας του όζοντος: είναι η μείωση του όζοντος που είναι συγκεντρωμένο στα ανώτερα όρια της ατμόσφαιρας. Χωρίς την ύπαρξη της στοιβάδας, μεγάλος μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας του ήλιου θα έφθανε ως την επιφάνεια προκαλώντας αύξηση των περιστατικών καρκίνου του δέρματος [5]. Διάφοροι αέριοι ρύποι που παράγονται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως το NO και αλογονούχες ενώσεις, δεσμεύουν το όζον στα πλαίσια καταλυτικών αντιδράσεων. Το μεγαλύτερος μέρος της ανθρώπινης δραστηριότητας συναντάται στις αστικές περιοχές. Η ποιότητα του αέρα στις περιοχές αυτές αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα σύγχρονα προβλήματα καθώς τα μεγάλα αστικά συγκροτήματα έχουν υψηλές πυκνότητες εκπομπών και άρα κακή ποιότητα αέρα. Μεγάλο μέρος του πληθυσμού κατοικεί στις αστικές περιοχές και εκτίθεται στα αυξημένα επίπεδα ρύπανσης. Τη μεγαλύτερη συνεισφορά στην αστική ρύπανση έχουν οι οδικές μεταφορές. 1.2 Η συνεισφορά των μεταφορών στα περιβαλλοντικά προβλήματα Οι μεταφορές αποτελώντας μια από τις σημαντικότερες και ταχύτερα αναπτυσσόμενες λειτουργίες της ανθρώπινης κοινωνίας, συμβάλλουν καθοριστικά στη διαμόρφωση του τεχνητού περιβάλλοντος και αποτελούν μια από τις κύριες πηγές άσκησης πιέσεων προς το φυσικό περιβάλλον. Το μεγαλύτερο μέρος αυτών των επιπτώσεων προέρχεται από τις οδικές μεταφορές, οι οποίες έχουν την ιδιαίτερη σημασία τους στο αστικό περιβάλλον, όπου ζει ο περισσότερος πληθυσμός της γης. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 12

13 Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζεται κατά κύριο λόγο στις μεταφορές στις πόλεις, χωρίς όμως να λείπουν και οι αναφορές στον εξωαστικό χώρο, δηλαδή στο υπεραστικό δίκτυο μεταφορών και κυρίως στους αυτοκινητόδρομους που διασχίζουν την ύπαιθρο και συνδέουν τα αστικά κέντρα μεταξύ τους καθώς και τις διάφορες χώρες, μεταφέροντας ανθρώπους και εμπορεύματα. Στον τομέα των μεταφορών ανήκουν α) τα έργα συγκοινωνιακής υποδομής β) τα μέσα μεταφοράς και γ)οι διαχειριστικές παρεμβάσεις στη λειτουργία των μεταφορών. Το ζήτημα της κατανάλωσης καυσίμων και των εκπομπών αφορά προφανώς τα μέσα μεταφοράς, συνδέεται όμως και με τις συγκοινωνιακές υποδομές και επηρεάζεται απ αυτές και επίσης εξαρτάται από τους τρόπους διαχείρισης της λειτουργίας των μεταφορών. Τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών έρχονται λοιπόν να παίξουν το ρόλο τους ως εργαλείο της διαχείρισης των μεταφορών. Με την έννοια αυτή τα Ευφυή Συστήματα αποβλέπουν στην καλύτερη λειτουργία του συστήματος των μεταφορών, έχουν όμως ταυτόχρονα τη δυνατότητα να επηρεάσουν την κατανάλωση των καυσίμων και τις εκπομπές των επιβλαβών για τον άνθρωπο και το περιβάλλον αερίων που παράγονται από τα μέσα μεταφοράς. Με βάση τα παραπάνω, έχει ιδιαίτερη σημασία να αναφερθούν τα σημερινά δεδομένα του τομέα των μεταφορών γενικά και των οδικών μεταφορών ειδικότερα, σε ό,τι αφορά τις επιπτώσεις τους στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον. Προηγουμένως όμως θεωρείται σκόπιμη μια αναφορά στις διαπιστώσεις που γίνονται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Περιβάλλοντος (Έκθεση 2009) σε σχέση με την κλιματική αλλαγή Διαπιστώσεις της Ε.Ε. για την κλιματική αλλαγή Η ΕΕ έχει μειώσει τις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου και βρίσκεται σε καλή πορεία όσον αφορά την υλοποίηση των δεσμεύσεών της που προκύπτουν από το πρωτόκολλο του Κιότο.(εικόνα 1.1) Έχει αυξηθεί το μερίδιο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στη συνολική παραγωγή ενέργειας και υπάρχει επίσης σημαντική βελτίωση ορισμένων δεικτών ατμοσφαιρικής ρύπανσης, παρότι αυτό δε συνεπάγεται απαραίτητα ικανοποιητική ποιότητα του αέρα. Ωστόσο, οι μειώσεις των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου τόσο σε παγκόσμιο όσο και σε ευρωπαϊκό επίπεδο απέχουν πολύ από την επίτευξη του στόχου διατήρησης της αύξησης της θερμοκρασίας του πλανήτη σε επίπεδα κάτω των 2 C. Εκτιμάται επομένως ότι χρειάζεται να καταβληθούν μεγαλύτερες προσπάθειες για τον μετριασμό των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής και να εφαρμοστούν μέτρα προσαρμογής για την αύξηση της αντοχής του περιβάλλοντος της Ευρώπης στις επιπτώσεις. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 13

14 Εικόνα 1.1 Εγχώριες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου στην ΕΕ των 15 και των 27 την περίοδο [πηγή ΕΟΠ] Το 2008, η ΕΕ ευθυνόταν για το % των παγκόσμιων εκπομπών αερίων θερμοκηπίου, ενώ ο πληθυσμός της αντιστοιχούσε στο 8 % του παγκόσμιου πληθυσμού. Σύμφωνα με τις τρέχουσες προβλέψεις, οι οποίες λαμβάνουν υπόψη την αύξηση του πληθυσμού και την οικονομική ανάπτυξη σε παγκόσμιο επίπεδο, το ποσοστό συνεισφοράς της Ευρώπης στην ποσότητα των αερίων του θερμοκηπίου θα μειωθεί, με τα δεδομένα της καθοδικής πορείας των εκπομπών της που προαναφέρθηκε καθώς και του γεγονότος ότι οι εκπομπές στις αναδυόμενες οικονομίες συνεχίζουν να αυξάνονται. Οι ετήσιες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου στην Ε.Ε. το έτος 2008 αντιστοιχούσαν σε περίπου 10 τόνους ισοδύναμου CO2 κατ άτομο. Σε όρους συνολικών εκπομπών, η Ε.Ε. κατέχει την τρίτη θέση μετά την Κίνα και τις ΗΠΑ. Ταυτόχρονα, οι τάσεις των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου στην Ε.Ε. που συνδέονται με την οικονομική ανάπτυξη, καταδεικνύουν μια συνολική αποσύνδεση των εκπομπών από την οικονομική ανάπτυξη σε βάθος χρόνου. Από το 1990 έως το 2007, οι εκπομπές ανά μονάδα Ακαθάριστου Εγχώριου Προϊόντος στην ΕΕ των 27 μειώθηκαν κατά περισσότερο από το ένα τρίτο. Παρ όλα αυτά, θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα εν λόγω αριθμητικά στοιχεία αφορούν μόνο τις εκπομπές εντός Ε.Ε. Η συνεισφορά της Ευρώπης στις παγκόσμιες εκπομπές ενδέχεται να είναι μεγαλύτερη, εάν συνυπολογιστούν οι ευρωπαϊκές εισαγωγές αγαθών και υπηρεσιών και το αντίστοιχο αποτύπωμα άνθρακα. Αναφορικά με τα τρέχοντα δεδομένα εκπομπών επιβεβαιώνεται ότι οι χώρες της Ε.Ε. των 15 σημειώνουν πρόοδο ως προς την υλοποίηση του κοινού στόχου της μείωσης των εκπομπών κατά 8 % σε σχέση με τα επίπεδα του έτους αναφοράς το οποίο για τις περισσότερες χώρες είναι το 1990 κατά την πρώτη περίοδο δέσμευσης, σύμφωνα με το Πρωτόκολλο του Κιότο, και συγκεκριμένα την περίοδο Στην ΕΕ των 27 σημειώθηκαν ακόμη μεγαλύτερες μειώσεις συγκριτικά με την ΕΕ των 15, ενώ από το 1990 ως το 2008 οι εγχώριες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου μειώθηκαν κατά 11% περίπου. Η προσεκτικότερη εξέταση των βασικών τομεακών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου αποκαλύπτει την ύπαρξη μικτών τάσεων: Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 14

15 Οι κύριες πηγές ανθρωπογενών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου παγκοσμίως περιλαμβάνουν τη χρήση ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τις μεταφορές, τη βιομηχανία και την οικιακή χρήση και αντιστοιχούν συνολικά στα δύο τρίτα περίπου των συνολικών παγκόσμιων εκπομπών. Συνολικά στην ΕΕ, σχεδόν το 80 % των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου οφείλεται στην ενεργειακή κατανάλωση και συγκεκριμένα στην παραγωγή και στην κατανάλωση ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας στη βιομηχανία, στις μεταφορές και στα νοικοκυριά. Οι ιστορικά υψηλές τάσεις των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου που καταγράφονται στην ΕΕ την τελευταία εικοσαετία είναι αποτέλεσμα αντικρουόμενων παραγόντων. Στους παράγοντες των εκπομπών που παρουσίασαν ανοδική τάση περιλαμβάνονται: η αυξανόμενη ζήτηση στους τομείς των επιβατικών και εμπορευματικών μεταφορών το αυξανόμενο μερίδιο των οδικών μεταφορών σε σχέση με άλλους τρόπους μεταφοράς Στους παράγοντες των εκπομπών που παρουσίασαν πτωτική τάση περιλαμβάνονται: οι βελτιώσεις των οχημάτων για την αύξηση της αποδοτικότητας των καυσίμων Οι συνολικές τάσεις επηρεάζονται από το γεγονός ότι, σε πολλές περιπτώσεις, οι εκπομπές από μεγάλες σημειακές πηγές έχουν μειωθεί, ενώ ταυτόχρονα οι εκπομπές από ορισμένες κινητές ή/και διάχυτες πηγές, ειδικά στον τομέα των μεταφορών, έχουν παρουσιάσει σημαντική αύξηση Ο τομέας των μεταφορών Η εικόνα 1.3 παρουσιάζει την ενεργειακή κατανάλωση στην Ευρώπη το έτος 2008 ανάλογα με τον τομέα δραστηριότητας. Οι μεταφορές καταλαμβάνουν το 31,5% της συνολικής κατανάλωσης. Ειδικότερα στον τομέα των μεταφορών, οι οδικές μεταφορές καταλαμβάνουν το 81.9% της κατανάλωσης ενέργειας, οι αεροπορικές το 14% και οι σιδηροδρομικές το 2,5%. Εικόνα 1.3 Κατανομή συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης στην Ευρώπη το έτος 2008 και επιμερισμός στα διάφορα μέσα των μεταφορών [2] Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 15

16 Η αύξηση των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου στον τομέα των μεταφορών, καθώς και πολλές άλλες επιπτώσεις των μεταφορών στο περιβάλλον βρίσκονται στενά συνδεδεμένες με την οικονομική μεγέθυνση. Σύμφωνα με την ετήσια έκθεση του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Περιβάλλοντος για το έτος 2009 προκύπτουν τα ακόλουθα για τις εμπορευματικές και τις επιβατικές μεταφορές στην Ευρώπη : - Οι εμπορευματικές μεταφορές τείνουν να αυξάνονται ελαφρώς ταχύτερα συγκριτικά με την ανάπτυξη της οικονομίας. Από τις μεταφορές αυτές οι οδικές και αεροπορικές εμπορευματικές μεταφορές καταγράφουν τις μεγαλύτερες αυξήσεις στην ΕΕ των 27 (43 % και 35 % αντίστοιχα, την περίοδο ). Το ποσοστό των σιδηροδρομικών μεταφορών και των εσωτερικών πλωτών μεταφορών στον συνολικό όγκο εμπορευμάτων μειώθηκε κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης περιόδου. - Η αύξηση των επιβατικών μεταφορών συνεχίστηκε, με βραδύτερο όμως ρυθμό σε σχέση με την οικονομία. Οι αεροπορικές μεταφορές στο εσωτερικό της ΕΕ παρέμειναν ο ταχύτερα αναπτυσσόμενος τομέας, σημειώνοντας αύξηση 48 % μεταξύ 1997 και Οι οδικές μεταφορές εξακολουθούν να αποτελούν τον κυρίαρχο τρόπο μεταφοράς, με ποσοστό 72 % των συνολικών επιβατοχιλιομέτρων στην ΕΕ των 27. Ως προς τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου στην εν λόγω έκθεση αναφέρονται τα εξής: - Ο τομέας των μεταφορών παραμένει προβληματικός όσον αφορά τις εκπομπές. Οι εκπομπές των αερίων αυτών από τον τομέα των μεταφορών (πλην των διεθνών αεροπορικών και θαλάσσιων μεταφορών) σημείωσαν αύξηση κατά 24 % την περίοδο στην ΕΕ των 27 και σήμερα αντιστοιχούν στο 19 % των συνολικών εκπομπών. Εικόνα 1.2 Εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου στην Ε.Ε των 27 ανά τομέα το 2008 και μεταβολές κατά την περίοδο [πηγή ΕΟΠ] - Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, μόνο η Γερμανία και η Σουηδία σημειώνουν πρόοδο όσον αφορά την υλοποίηση των ενδεικτικών στόχων για το 2010 για τη χρήση βιοκαυσίμων. - Παρά τις παρατηρούμενες το 2007 μειώσεις των εκπομπών αέριων ρύπων, οι οδικές μεταφορές αποτελούν τη μεγαλύτερη πηγή εκπομπών οξειδίων του αζώτου και τη δεύτερη μεγαλύτερη πηγή ρύπων που συμβάλλουν στον σχηματισμό αιωρούμενων σωματιδίων το έτος αυτό. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 16

17 - Η οδική κυκλοφορία παραμένει κατά πολύ η μεγαλύτερη πηγή έκθεσης σε θόρυβο προκαλούμενο από τις μεταφορές. Ο αριθμός των ανθρώπων που εκτίθενται σε επιβλαβή επίπεδα θορύβου, ειδικά τη νύχτα, αναμένεται να αυξηθεί, εάν δεν αναπτυχθούν και δεν εφαρμοστούν πλήρως αποτελεσματικές πολιτικές για τον θόρυβο. Η προαναφερόμενη έκθεση του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Περιβάλλοντος, όπως και αλλά κείμενα της ΕΕ για το περιβάλλον καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η αποτελεσματική εξέταση των περιβαλλοντικών πτυχών της πολιτικής για τις μεταφορές προϋποθέτει την ύπαρξη ενός οράματος σχετικά με τη μορφή που θα πρέπει να έχει το σύστημα μεταφορών ως τα μέσα του 21ου αιώνα. Η διαδικασία θέσπισης μιας νέας κοινής πολιτικής για τις μεταφορές αφορά πρωτίστως τη διαμόρφωση αυτού του οράματος και τη χάραξη πολιτικών για την υλοποίησή του, ζητήματα που αντιμετωπίσθηκαν με τη Λευκή Βίβλο του 2011 για τις μεταφορές (αναλυτική αναφορά γίνεται στο Κεφάλαιο 2.1) 1.3 Οι δυνατότητες τεχνικών λύσεων Οι ρύποι των οδικών μεταφορών και τρόποι περιορισμού τους Τα οχήματα σήμερα καταναλώνουν μεγάλες ενεργειακές ποσότητες. Επίσης τα οχήματα εκπέμπουν όλους τους κύριους ρύπους και συνεισφέρουν στον σχηματισμό του όζοντος στις αστικές περιοχές. Σήμερα η έρευνα εστιάζεται κυρίως στον περιορισμό των οξειδίων του αζώτου, της σωματιδιακής ύλης και των πτητικών οργανικών ενώσεων. Οι εκπομπές οξειδίων του θείου έχουν περιοριστεί σημαντικά, λόγω της αποθείωσης των καυσίμων. Οι εκπομπές του μονοξειδίου του άνθρακα έχουν περιοριστεί λόγω της χρήσης του τριοδικού καταλύτη. Οι αντιδράσεις καύσης της βενζίνης γίνονται πολύ γρήγορα και οδηγούνται σχεδόν μέχρι την ολοκλήρωσή τους. Στον βαθμό όμως που δεν ολοκληρώνονται, εκπέμπονται CO και VOC (άκαυστοι υδρογονάνθρακες ή μερικά οξειδωμένα μέρη καυσίμου). Οι παράγοντες που λειτουργούν για τη μη ολοκλήρωση της καύσης είναι το σβήσιμο της φλόγας στα τοιχώματα, η μη ολοκληρωμένη ανάμειξη του καυσίμου και του αέρα. Στα οχήματα με κινητήρα βενζίνης η καύση γίνεται στοιχειομετρικά. Αυτό επιβάλλεται από τη λειτουργία του καταλύτη. Οι κινητήρες Diesel λειτουργούν με φτωχότερα μίγματα με αποτέλεσμα να έχουν λιγότερες εκπομπές CO και VOC. Όμως το γεγονός ότι λειτουργούν με υψηλότερη σχέση συμπίεσης από τους βενζινοκινητήρες, έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή περισσότερων οξειδίων του αζώτου λόγω των υψηλότερων θερμοκρασιών. Επίσης τα οχήματα Diesel παράγουν μεγαλύτερες ποσότητες σωματιδίων, ειδικά κατά τη φάση της εκκίνησης και της επιτάχυνσης, στη διάρκεια της οποίας υπάρχει υπερφόρτωση του κινητήρα Τεχνολογίες αντιρρύπανσης Στο επίπεδο των οχημάτων μία σειρά τεχνολογιών έχει χρησιμοποιηθεί για τον περιορισμό των ρύπων. Οι αντιρυπαντικές τεχνολογίες έχουν ενσωματωθεί στα οχήματα και αντικατοπτρίζονται Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 17

18 μέσω των επιπέδων εκπομπής Euro. Η διαχρονική εξέλιξη των τεχνολογιών οδήγησε σε δραστικό περιορισμό των εκπομπών. Τα όρια αυτά πρέπει να τηρούνται από τα οχήματα που ταξινομούνται εντός της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Η εξέλιξη των επιπέδων εκπομπών, από τη στιγμή που θεσμοθετήθηκαν για πρώτη φορά τα όρια το 1992 μέχρι σήμερα, συμπεριλαμβάνει την εξέλιξη της τεχνολογίας των κινητήρων και της αντιρρυπαντικής τεχνολογίας. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα όρια εκπομπής Euro για βενζινοκίνητα και πετρελαιοκίνητα επιβατηγά. Πίνακας 1.2 Όρια εκπομπής Euro για βενζινοκίνητα και πετρελαιοκίνητα οχήματα Όπως παρατηρούμε τα όρια εκπομπής είναι πιο ελαστικά για τις εκπομπές του CO στα βενζινοκίνητα και για τα NOx στα πετρελαιοκίνητα. Στο επίπεδο των σωματιδίων, η χρήση της παγίδας αιθάλης στα πετρελαιοκίνητα οδήγησε σε εξίσωση των ορίων εκπομπής με τα βενζινοκίνητα. Συνοπτικά οι βασικότερες μέθοδοι περιορισμού των εκπομπών που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι: [8] Η βελτίωση της διεργασίας της καύσης Η βελτιστοποίηση της επιλογής των λειτουργικών παραμέτρων Η χρήση συσκευών μετεπεξεργασίας του καυσαερίου στο σύστημα εξαγωγής Οι κυριότερες παρεμβάσεις είναι: Η καθυστέρηση του χρονισμού της έναυσης: Καθυστερώντας τον χρονισμό της έναυσης μειώνονται τα NOx, επειδή αυξάνει το ποσοστό της καύσης που πραγματοποιείται στη φάση της εκτόνωσης, χαμηλώνοντας το μέγιστο της θερμοκρασίας και της πίεσης στον κύλινδρο. Ωστόσο αυτό μειώνει τη θερμική απόδοση. Η ανακύκλωση καυσαερίων (exhaust gas recirculakon EGR): Με τον τρόπο αυτό μέρος των καυσαερίων που προκύπτουν από την καύση ανακυκλοφορεί και ανακυκλώνεται με τον αέρα στη βαλβίδα πολλαπλής εισαγωγής. Τα καυσαέρια αναμιγνύονται με τον αέρα και στη συνέχεια οδηγούνται στους κυλίνδρους. Το καυσαέριο που εισέρχεται εκ νέου δρα ως διαλύτης στο μίγμα καυσίμου αέρα, μειώνοντας τη θερμοκρασία της καύσης. Η αραίωση του μίγματος μέσω EGR Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 18

19 συμβάλλει στο να αυξηθεί ο βαθμός απόδοσης της καύσης καθώς μετατοπίζει νωρίτερα το χρονισμό της έναυσης Η χρήση τριοδικού καταλυτικού μετατροπέα: Το όνομά του προέρχεται από το γεγονός ότι αντιμετωπίζει τρεις ρύπους, δηλαδή τα οξείδια του αζώτου, το μονοξείδιο του άνθρακα και τους υδρογονάνθρακες. Η ενεργή επιφάνεια του καταλύτη αποτελείται από ένα ή περισσότερα ευγενή μέταλλα διεσπαρμένα στο υπόστρωμα του καταλυτικού μετατροπέα. Τα ευγενή μέταλλα που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι ο λευκόχρυσος (Pt), το παλλάδιο (Pd) και το ρόδιο (Rh). Το ρόδιο είναι το βασικό μέταλλο που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του ΝΟ ενώ η πλατίνα για τα VOC και το CO. Καθώς τα καυσαέρια διέρχονται από τον καταλύτη το NO αντιδρά με το CO, τους υδρογονάνθρακες και το H2 μέσω αναγωγικών αντιδράσεων στην επιφάνεια του καταλύτη. Το υπόλοιπο CO και οι υδρογονάνθρακες απομακρύνονται μέσω οξειδωτικών αντιδράσεων προς CO2 και Η20. Το γεγονός αυτό επιβάλει τη λειτουργία του κινητήρα σε στοιχειομετρικό μίγμα. Αν το μίγμα είναι φτωχό τότε δεν θα παράγεται CO για αναχθούν τα οξείδια του αζώτου ενώ όταν το μίγμα είναι πλούσιο δεν θα μπορεί να αναχθεί το CO. Επομένως, αυτό που απαιτείται είναι η λειτουργία του κινητήρα σε στοιχειομετρικό μίγμα με πολύ στενά περιθώρια απόκλισης. Μέσω της διάταξης ελέγχου με τη χρήση του αισθητήρα λ και τους νέους εγχυτήρες καυσίμου, εξασφαλίζεται η στοιχειομετρία που είναι απαραίτητη για την ορθή λειτουργία του καταλύτη. Στους κινητήρες Diesel ο καταλύτης χρησιμοποιείται για τον περιορισμό των υδρογονανθράκων και του CO και πολύ λιγότερο για τα οξείδια του αζώτου, καθώς ο κινητήρας λειτουργεί υποχρεωτικά σε φτωχό μίγμα. Η χρήση φίλτρων σωματιδίων: Τα φίλτρα σωματιδίων (diesel par culate filters), ή αλλιώς παγίδες αιθάλης, είναι συσκευές οι οποίες συλλέγουν με φυσικό τρόπο τα σωματίδια αποτρέποντας έτσι την απελευθέρωση τους στην ατμόσφαιρα. Οι παγίδες αιθάλης αποτελούν το αποτελεσματικότερο μέσο για τον περιορισμό των σωματιδιακών εκπομπών, επιδεικνύοντας αποδόσεις της τάξης του 95%. Οι παγίδες είναι αποτελεσματικές στην κατακράτηση του στερεού τμήματος των σωματιδίων καθώς και των εκπομπών του μαύρου καπνού. Αντίθετα υστερούν σε απόδοση στη μείωση του μη στερεού μέρους των σωματιδίων, όπως το SOF και τα θειικά σωματίδια Καύσιμα Εκτός από την αντιρρυπαντική τεχνολογία, ο περιορισμός των εκπομπών μπορεί να επιτευχθεί με την τροποποίηση της σύστασης των συμβατικών καυσίμων, με τη χρήση εναλλακτικών καυσίμων και βιοκαυσίμων. Εναλλακτικά καύσιμα [8] Προπάνιο: Το προπάνιο είναι ένας κορεσμένος παραφινικός υδρογονάνθρακας. Το υγραέριο (LPG) αποτελεί ανάμιξη του προπανίου με το αιθάνιο ή το βουτάνιο Το πιο σύνηθες μίγμα LPG είναι το P92, δηλαδή κατά 92% προπάνιο και 8% αιθάνιο. Το προπάνιο αποθηκεύεται στα οχήματα υπό τη Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 19

20 μορφή συμπιεσμένου υγρού και μέσω στραγγαλισμού μετατρέπεται σε αέριο. Οι εκπομπές του CO2, με βάση το ενεργειακό ισοζύγιο, είναι 10% λιγότερες από αυτές της βενζίνης. Η ενεργειακή πυκνότητα του προπανίου είναι μικρότερη κατά 1/4 από αυτή της βενζίνης. Το 1993 υπήρχαν περίπου τέσσερα εκατομμύρια οχήματα που κινούνταν με LPG και το 2005 τα οχήματα που χρησιμοποιούσαν LPG ήταν εννέα εκατομμύρια παγκοσμίως. Φυσικό αέριο: Το φυσικό αέριο αποτελείται κατά 95% από μεθάνιο (CH4) και οι εκπομπές του είναι περίπου 22-25% χαμηλότερες από αυτές της βενζίνης. Αυτό οφείλεται στην αναλογία ατόμων άνθρακα και υδρογόνου που βρίσκονται στο μόριο του. Η αναλογία αυτή είναι μικρότερη στο φυσικό αέριο σε σχέση με τη βενζίνη. Το φυσικό αέριο μπορεί να αποθηκευθεί τόσο σε συμπιεσμένη μορφή (CNG) όσο και σε υγρή μορφή (LPG) Yδρογόνο: Το υδρογόνο είναι άχρωμο, άγευστο και μη τοξικό, ενώ οι φλόγες του είναι μη ορατές και χωρίς καπνό. Η καύση του υδρογόνου δεν παράγει HC, CO, CO2 και γενικά συστατικά με άνθρακα. Έχει το μεγαλύτερο ενεργειακό περιεχόμενο ανά μάζα από τα υπόλοιπα καύσιμα. Όμως τεχνολογικά εμπόδια όπως η παρασκευή, η διανομή, η αποθήκευση και ζητήματα ασφαλείας, εμποδίζουν τη διεύρυνση της χρήσης του. Το κυριότερο μειονέκτημα των εναλλακτικών καυσίμων σε σχέση με τη βενζίνη είναι ότι δεν υπάρχουν ανεπτυγμένα δίκτυα μεταφοράς καθώς και σταθμοί ανεφοδιασμού. Όμως τα εναλλακτικά καύσιμα μπορούν να βρουν ευρεία εφαρμογή στις δημόσιες συγκοινωνίες Βιοκαύσιμα Τα βιοκαύσιμα είναι καύσιμη στερεή, υγρή ή αέρια ύλη που παράγεται από τη βιομάζα. Θεωρούνται καθαρά καύσιμα. Η οργανική ύλη (βιομάζα) έχει δεσμεύσει το CO2 από την ατμόσφαιρα για την ανάπτυξή της. Επομένως, με τη χρήση καυσίμων που στηρίζονται στη βιομάζα το CO2 επιστρέφει ξανά στην ατμόσφαιρα ολοκληρώνοντας έναν κύκλο. Τα κυριότερα βιοκαύσιμα είναι: Βιοντίζελ (πετρέλαιο βιολογικής προέλευσης): είναι οι μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων (ΜΛΟ FAME) που παράγονται από φυτικά ή ζωικά έλαια και λίπη και είναι ποιότητας πετρελαίου ντίζελ. Βιοαιθανόλη: είναι η αιθανόλη που παράγεται από βιομάζα ή από βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα αποβλήτων. Βιοαέριο: είναι το καύσιμο αέριο που παράγεται από βιομάζα ή βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα βιομηχανικών και αστικών αποβλήτων, το οποίο μπορεί να καθαριστεί και να αναβαθμιστεί σε ποιότητα φυσικού αερίου ή το ξυλαέριο. Βιομεθανόλη: είναι η μεθανόλη που παράγεται από βιομάζα. Βιο- ΕΤΒΕ: είναι ο αιθυλο- τριτοταγής- βουτιλαιθέρας (ΕΤΒΕ) που παράγεται από βιοαιθανόλη, για χρήση ως βιοκαύσιμο. Το κατ όγκο ποσοστό Βιο- ΕΤΒΕ που υπολογίζεται ως βιοκαύσιμο είναι 47% επί του συνόλου του. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 20

21 Βιο- ΜΤΒΕ: είναι ο μεθυλο- τριτοταγής- βουτιλαιθέρας (ΜΤΒΕ) που παράγεται από μεθανόλη, για χρήση ως Βιοκαύσιμο. Το κατ όγκο ποσοστό Βιο- ΜΤΒΕ που υπολογίζεται ως βιοκαύσιμο είναι 36% επί του συνόλου του. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση το 2008 καταναλώθηκαν 9,4 Μtn βιοκαυσίμων, ποσότητα που αντιπροσωπεύει το 3,1% της συνολικής ποσότητας καυσίμων που καταναλώνονται από τις οδικές μεταφορές. Στον πίνακα παρουσιάζεται η κατανάλωση βιοκαυσίμων στην Ευρώπη από το Πίνακας 1.3 Κατανάλωση βιοκαυσίμων από τις οδικές μεταφορές Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 21

22 2. Κατανάλωση καυσίμου και εξάρτηση από την κυκλοφορία 2.1. Παράγοντες που επηρεάζουν την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές των μεταφορών. Κύριος στόχος του τομέα των μεταφορών, στο πλαίσιο της αειφόρου ανάπτυξης, είναι από τη μία πλευρά η ικανοποίηση της ανάγκης για κινητικότητα και από την άλλη ο περιορισμός της κατανάλωσης καυσίμου και των εκπομπών. Για να μπορέσουμε να προσεγγίσουμε το ζήτημα μεταφορές και εκπομπές απαραίτητη προϋπόθεση είναι η κατανόηση των βασικών παραγόντων και μηχανισμών που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην κατανάλωση του καυσίμου και στην παραγωγή των ρύπων. Η κατανάλωση του καυσίμου και η παραγωγή ρύπων είναι αποτέλεσμα της λειτουργίας του οχήματος (μηχανή εσωτερικής καύσης, διεργασία της καύσης, μετάδοση ισχύος), του τρόπου με τον οποίο ο χρήστης συμπεριφέρεται, διαχειρίζεται το όχημά του και λειτουργεί στο ευρύτερο κυκλοφοριακό πλαίσιο δηλαδή της οδηγική συμπεριφοράς (π.χ οδήγηση σε υψηλές στροφές του κινητήρα, υπερφόρτωση του οχήματος, επιθετική οδήγηση, πρόβλεψη), της αλληλεπίδρασης του οδηγού με τους υπόλοιπους χρήστες, του οδικού δικτύου και των κυκλοφοριακών συνθηκών. Γίνεται αντιληπτό ότι η προσέγγιση του ζητήματος μεταφορές και εκπομπές είναι ένα πολυσύνθετο φαινόμενο καθώς οι παράγοντες που το επηρεάζουν, άλλες φορές είναι ετερόκλητοι και άλλες φορές αλληλοσυμπληρώνονται. Η κατανόηση του ζητήματος απαιτεί σε πρώτη φάση την παρουσίαση των κυριότερων παραγόντων ανά κατηγορία. Σήμερα το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας ερευνητικής διαδικασίας ασχολείται με την βελτιστοποίηση εκείνων των μηχανισμών, σε τεχνολογικό και διαχειριστικό επίπεδο, που συμβάλλουν στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και στον περιορισμό των εκπομπών. Η έρευνα επικεντρώνεται σε τρεις κύριους τομείς. Στον τομέα του οχήματος, στον τομέα της οδηγικής και κυκλοφορικής συμπεριφοράς και στο τομέα του στρατηγικού προγραμματισμού διαχείρισης της κυκλοφορίας. Στην πρώτη κατηγορία περιλαμβάνονται οι παρεμβάσεις σε παραμέτρους της λειτουργίας των οχημάτων όπως: Η βελτιστοποίηση της καύσης και του θερμοδυναμικού κύκλου Η χρήση εναλλακτικών καυσίμων πέραν των συμβατικών (βιοκαύσιμα, υδρογόνο) Η βελτίωση των τεχνικών παραμέτρων του κινητήρα και του οχήματος Η βελτιστοποίηση των υπαρχόντων συσκευών αντιρύπανσης (EGR, καταλύτες, παγίδες) και η εξεύρεση νέων Η διεύρυνση της παραγωγής υβριδικών και πιο καθαρών οχημάτων. Στη δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνονται εκείνες οι παρεμβάσεις που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των χρηστών, όπως: Η οικολογική, οικονομική και ασφαλής οδήγηση Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 22

23 Η αλλαγή του οδηγικού προτύπου και η καλλιέργεια κυκλοφοριακής συνείδησης Η αλληλεπίδραση με τους υπόλοιπους χρήστες Η πληροφόρηση και ενημέρωση του οδηγού Ο περιορισμός της χρήσης των αυτοκινήτων Η χρησιμοποίηση των μέσων μεταφοράς Η επιλογή της διαδρομής και ο προγραμματισμός του ταξιδιού Στην τρίτη κατηγορία περιλαμβάνονται εκείνες οι παρεμβάσεις που σχετίζονται με τον στρατηγικό προγραμματισμό, τη σύνθεση και τη διαχείριση της κυκλοφορίας όπως: Η βελτίωση των οδικών υποδομών Η ύπαρξη ολοκληρωμένου διαχειριστικού σχεδίου Η προσπάθεια περιορισμού της κυκλοφοριακής συμφόρησης Η πρόβλεψη δυσμενών κυκλοφοριακών συνθηκών Η ενημέρωση και πληροφόρηση των χρηστών Η ανανέωση του κυκλοφοριακού στόλου Η αναβάθμιση του ρόλου των μαζικών μέσων μεταφοράς Από τα παραπάνω προκύπτει λοιπόν ότι ο περιορισμός των εκπομπών και της κατανάλωσης καυσίμου από τον τομέα των μεταφορών ενέχει ένα πλήθος αβεβαιοτήτων καθώς και παραγόντων που αλληλοσυμπληρώνονται. Είναι γεγονός ότι η πρώτη κατηγορία περιέχει το μικρότερο πλήθος αβεβαιοτήτων καθώς τα τεχνολογικά επιτεύγματα που απορρέουν από αυτόν είναι αποτέλεσμα ενδελεχούς εργαστηριακής έρευνας στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας και τα αποτελέσματά τους μπορούν να εξακριβωθούν πειραματικά. Τα συστήματα και οι διεργασίες που σχετίζονται με την πρώτη κατηγορία εξελίχθηκαν και συνεχίζουν να βελτιώνονται διαρκώς. Η δεύτερη κατηγορία εμπεριέχει την αβεβαιότητα της συμπεριφοράς των χρηστών δηλαδή της οδηγικής και κυκλοφοριακής τους συμπεριφοράς. Οι οδηγοί χρησιμοποιούν με διαφορετικό τρόπο τα οχήματα ανάλογα με τις γνώσεις τους, τις συνήθειες και τις ανάγκες τους, με αποτέλεσμα: Την εμφάνιση υψηλών ταχυτήτων και έντονων επιταχύνσεων και επιβραδύνσεων Την αύξηση της κατανάλωσης και των εκπομπών Την πρόκληση ατυχημάτων Τη χρήση του αυτοκινήτου ακόμα και όταν αυτό δεν είναι απαραίτητο Τη χρήση του ιδιωτικού μέσου ακόμα και όταν είναι δυνατή η χρήση των δημοσίων μέσων. Ευφυή συστήματα μεταφορών, κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές 23