ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ & ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ ΠΡΟΗΓΜΕΝΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ & ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ ΠΡΟΗΓΜΕΝΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ: ΚΟΓΙΑ ΓΡ. ΦΩΤΕΙΝΗ ΚΑΒΑΛΑ, ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2011

2 ΕΓΚΡΙΝΕΤΑΙ Η ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Καβάλα, / 02 /2011 Η επιβλέπουσα Καθηγήτρια Ο Προϊστάμενος του Τμήματος Κόγια Φωτεινή Σωτηρόπουλος Φίλιππος Η Εξεταστική Επιτροπή 1. Κόγια Φωτεινή 2. Ανδρεάδου Ελισάβετ 3. Αντωνιάδης Αντώνιος i

3 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Επιμέλεια: Παναγιώτου Μάριος Α.Ε.Μ.: 4526 Επιβλέπουσα Καθηγήτρια: Κόγια Γρ. Φωτεινή Καβάλα, Φεβρουάριος 2011 ii

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η Εργασία αυτή αποτελεί την Πτυχιακή μου Εργασία στα πλαίσια των σπουδών μου στο Τμήμα Μηχανολογίας του Τ.Ε.Ι. Καβάλας. Η εκπόνησή της ξεκίνησε το Σεπτέμβριο του 2010 και ολοκληρώθηκε το Φεβρουάριο του 2011, υπό την επίβλεψη της καθηγήτριας κας Κόγια Γρ. Φωτεινής, Καθηγήτριας Εφαρμογών του Τομέα Φυσικής, του Γενικού Τμήματος Θετικών Επιστημών, της Σχολής Τεχνολογικών Εφαρμογών, του Τ.Ε.Ι. Καβάλας. Η παρούσα Πτυχιακή Εργασία, είχε ως σκοπό τη μελέτη της Περιβαλλοντικής και Οικονομικής διάστασης της κίνησης οχημάτων προηγμένης τεχνολογίας. Η εργασία θα αναπτυχθεί σε επτά κεφάλαια. Η διάρθρωση της εργασίας είναι η εξής: Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια εισαγωγή στο αντικείμενο της Πτυχιακής Εργασίας, αναφέρεται ο σκοπός και οι προβληματισμοί κατά την εκπόνησή της όπως επίσης γίνεται και μια σύντομη ιστορική αναφορά στην ιστορία των οχημάτων. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μια ιστορική αναδρομή του πρώτου κινητήρα που κατασκευάστηκε για οχήματα καθώς επίσης και πως εξελίχτηκαν. Στο Κεφάλαιο 3 αναφέρονται οι κατηγορίες των οχημάτων. Αναλύονται τα περιβαλλοντικά προβλήματα και επιδόσεις καθώς επίσης και η οικονομική τους διάσταση για τον κάθε τύπο οχήματος αναλυτικά. Το Κεφάλαιο 4 αναφέρεται στους καταλύτες, πως κατασκευάζονται και ποιά η χρησιμότητά τους στα οχήματα. Στο Κεφάλαιο 5 μελετάται η ανακύκλωση των οχημάτων, για ποιούς λόγους θα πρέπει να γίνεται απόσυρσή τους. Στο Κεφάλαιο 6 προτείνονται τρόποι για σωστή και οικονομική οδήγηση που έχει και ως αποτέλεσμα τη μείωση των ατμοσφαιρικών ρύπων. Εν κατακλείδι, στο Κεφάλαιο 7 αναφέρονται τα συμπεράσματα και πορίσματα από τα πιο πάνω Κεφάλαια που αναγράφονται. Στην παρούσα Πτυχιακή Εργασία υπάρχει παράρτημα που εξηγεί τις ορολογίες των ατμοσφαιρικών ρύπων που παράγονται από τη χρήση οχημάτων, τις νομοθεσίες που αφορούν τους ρύπους αυτούς και τα επιτρεπτά όρια. Φεβρουάριος 2011 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ ΠΡΟΗΓΜΕΝΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ v

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΓΚΡΙΝΕΤΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΕΞΩΦΥΛΛΟ... ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ ΠΡΟΛΟΓΟΣ.. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ.. ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ... ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ..... ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ. i ii iii v vi viii ix x 1 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Γενικά Γενικός σκοπός έρευνας Κύριες διαστάσεις του θέματος Οικονομία καυσίμου Νέα τεχνολογία για κινητήρες o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Γενικά Είδη καυσίμων σε κινητήρες οχημάτων Βενζίνη και Πετρέλαιο Diesel Υβριδικά οχήματα Υγραεριοκίνητα οχήματα Οχήματα φυσικού αερίου Βιοκαύσιμα (Βιοντίζελ, Βιοαιθανόλη, Βιοαέριο).. 25 vi

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Βιοντίζελ Βιοαιθανόλη Βιοαέριο Ηλεκτροκίνητα οχήματα με μπαταρίες Οχήματα κυψέλων καυσίμου Κινητήρες εσωτερικής καύσης με Υδρογόνο o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ Γενικά Κεραμικός Μονόλιθος Χαρακτηριστικά μέρη ενός καταλύτη Καταλυτικό όχημα ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Γενικά Νομικό Πλαίσιο ανακύκλωσης οχημάτων Η ανακύκλωση των οχημάτων στην Ευρωπαϊκή Ένωση o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Γενικά Βασικά σημεία στην προσεγμένη οδήγηση Τρόποι επίτευξης οικονομικής και οικολογικής οδήγησης Ευαισθητοποίηση του κοινού Ενημέρωση και διάδοση πληροφοριών ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ vii

7 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1.1 Τιμόνι και πετάλια ενός σύγχρονου οχήματος 2 Εικόνα 1.2 Σύγχρονο αυτοκίνητο τελευταίας γενιάς Jaguar 3 Εικόνα 1.3 Σύγχρονο αυτοκίνητο τελευταίας γενιάς 4 Εικόνα 2.1 Από τα πρώτα αυτοκίνητα που σχεδιάστηκαν 5 Εικόνα 2.2 Από τα πρώτα αυτοκίνητα που κατασκευάστηκαν την περίοδο Εικόνα 3.1 Μηχανή υβριδικών οχημάτων που συνδέεται με συγκεκριμένο τρόπο με τη μπαταρία, και το συσσωρευτή 14 Εικόνα 3.2 Αντλία συμβολική για τροφοδοσία σε οχήματα με βιοντίζελ 26 Εικόνα 3.3 Πρώτη ύλη βιοαιθανόλης καλαμπόκι 29 Εικόνα 3.4 Πρώτες ύλες βιοαερίου 33 Εικόνα 3.5 Αυτοκίνητο που λειτουργεί με υδρογόνο 41 Εικόνα 5.1 Ανακύκλωση Οχημάτων 47 Εικόνα 5.2 Απόσυρση οχημάτων 50 Εικόνα 5.3 Περιβάλλον Ενέργεια - Οικολογία 51 viii

8 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 3.1 Μηχανή οχήματος που λειτουργεί με Βενζίνη και Πετρέλαιο 13 Σχήμα 3.2 Εναλλακτική δεξαμενή τύπου ρεζέρβας για ελάχιστο χώρο εγκατάστασης 18 Σχήμα 3.3 Μηχανή για οχήματα που τροφοδοτούνται από φυσικό αέριο 21 Σχήμα 3.4 Ηλεκτροκίνητο όχημα με μπαταρία 34 Σχήμα 4.1 Κεραμικός πυρήνας ή μεταλλικά ελάσματα που μετατρέπουν τα καυσαέρια σε λιγότερο επικίνδυνα αέρια για το περιβάλλον και για την ανθρώπινη υγεία 42 Σχήμα 4.2 Χαρακτηριστικά καταλύτη 43 Σχήμα 4.3 Χαρακτηριστικά κεραμικού μονόλιθου 44 Σχήμα 4.4 Χαρακτηριστικά μέρη ενός καταλύτη 45 Σχήμα 4.5 Χημική αντίδραση 46 Σχήμα 6.1 Οικονομική και οικολογική διάσταση 52 Σχήμα 6.2 Λιγότερες εκπομπές ρύπων 56 Σχήμα 6.3 Οικολογική Οδήγηση 63 Σχήμα 6.4 Προτεινόμενα βήματα για την αξιολόγηση ενός προγράμματος οικονομικής οδήγησης 65 ix

9 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 6.1. Συντελεστής εκπομπών CO 2 ανά τύπο καυσίμου 65 x

10 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 o ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Γενικά Από την αρχαία Ελληνική ιστορία η λέξη όχημα προέρχεται από τις λέξεις ὄχος που σημαίνει άρμα, άμαξα και από το ρήμα ὀχῶ που σημαίνει κινούμαι με άμαξα. Έτσι ο ορισμός του οχήματος είναι κάθε αυτοκινούμενη κατασκευή, που πλέον υπάρχει σε όλα τα οχήματα εγκατεστημένος κινητήρας. Ένα συνηθισμένο όχημα έχει καθίσματα για ένα ως έξι άτομα, αποτελείται συνήθως από τέσσερις τροχούς και αρχικά κατασκευάστηκε κυρίως για τη μεταφορά ανθρώπων. Ωστόσο ο όρος αυτοκίνητο ενίοτε καλύπτει και άλλα οχήματα τροχοφόρα όπως είναι φορτηγά, λεωφορεία που δημιουργήθηκαν στο πέρασμα του χρόνου. Χρονολογικά και τεχνολογικά η ιστορία του αυτοκινήτου, γίνεται σε τέσσερις περιόδους: στην εποχή των ηλεκτρικών αυτοκινήτων στην εποχή των αυτοκινήτων με κίνηση λόγω του ατμού στην εποχή των πρώτων βενζινοκίνητων και τέλος στην εποχή των εκσυγχρονισμένων αυτοκίνητων που αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο ποσοστό αυτοκινήτων που υπάρχουν στις μέρες μας. Στην παρούσα Πτυχιακή Εργασία μελετούνται τα προβλήματα που δημιουργούνται στο περιβάλλον από την αυξημένη κυκλοφορία οχημάτων και οι εναλλακτικές λύσεις που υπάρχουν για αντικατάσταση των προβλημάτων που παρατηρούνται από την κυκλοφορία συνηθισμένων οχημάτων. Μελετάται επίσης η οικονομική και οικολογική διάσταση των οχημάτων που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη για να είναι η οδήγηση σωστή έτσι ώστε να μην παράγονται πολλοί ατμοσφαιρικοί ρύποι. 1

11 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Εικόνα 1.1. Τιμόνι και πετάλια ενός σύγχρονου οχήματος. Πηγή: Οι παράγοντες που θα μελετηθούν είναι: Μείωση εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Μείωση εκπομπών άλλων βλαβερών ουσιών και σωματιδίων. Αφαίρεση του θείου από τα καύσιμα. Εισαγωγή νέας τεχνολογίας στα αυτοκίνητα. Χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας όπως τα βιοκαύσιμα, το γκάζι και το υδρογόνο. Τα συστήματα κλιματισμού των αυτοκινήτων να γίνουν πιο φιλικά στο περιβάλλον. Μείωση ρύπανσης από τα λάστιχα. Χρήση υλικών που να βοηθούν καλύτερα στη διάλυση και ανακύκλωση του οχήματος όταν αυτό φτάσει στο τέλος της ζωής του. 2

12 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Εικόνα 1.2. Σύγχρονο αυτοκίνητο τελευταίας γενιάς Jaguar. Πηγή: Γενικός σκοπός έρευνας Η παρούσα εργασία με τίτλο «Περιβαλλοντική και Οικονομική διάσταση της κίνησης οχημάτων προηγμένης τεχνολογίας» έχει ως σκοπό την πραγματοποίηση μελέτης σε οχήματα έτσι ώστε να υπάρχει μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και μείωση των εκπομπών ρύπων και των αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία των κινητήρων των οχημάτων έχουν κάνει δυνατή την υιοθέτηση ενός νέου, πιο αποδοτικού και πιο ελκυστικού τρόπου οδήγησης των οχημάτων, επιτυγχάνοντας έτσι εξοικονόμηση καυσίμου και κόστους, αυξημένη οδική ασφάλεια και μεγαλύτερη άνεση κατά τη μετακίνηση. 1.3 Κύριες διαστάσεις του θέματος Οι κύριοι παράγοντες που θα μελετηθούν αρχικά είναι: Οικονομία καυσίμου Νέα τεχνολογία για κινητήρες 3

13 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Οικονομία καυσίμου Η εξοικονόμηση καυσίμου γίνεται όταν το όχημα είναι από μόνο του ενεργειακά αποδοτικό. Στα σύγχρονα αυτοκίνητα με την πώλησή τους δίνεται μια ετικέτα που δίνει πληροφορίες για την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι με τους οικονομετρητές, τους ηλεκτρικούς υπολογιστές ταξιδιού, τα συστήματα cruise control καθώς και τους περιοριστές ταχύτητας και στροφών που τοποθετούνται πλέον στα οχήματα, επιτυγχάνεται εξοικονόμηση καυσίμου και πολλές φορές και αύξηση της οδικής ασφάλειας Νέα τεχνολογία για κινητήρες Η τεχνολογία των κινητήρων μέρα με τη μέρα εξελίσσεται ώστε να έχουν μεγαλύτερη απόδοση και τα βενζινοκίνητα και τα πετρελαιοκίνητα οχήματα να έχουν γίνει πολύ πιο φιλικά στο περιβάλλον από ό,τι στο παρελθόν. Έχουν μικρότερες εκπομπές ατμοσφαιρικών ρύπων και αυτό οφείλεται στην εισαγωγή καταλυτών που ελαττώνουν τις εκπομπές των ουσιών μονοξειδίου του άνθρακα (CO), υδρογονανθράκων (C x H y ) και οξειδίων του αζώτου (NO x ) και κάποιες μικρές βελτιώσεις στις εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) ειδικότερα στα οχήματα Diesel. Αυτή η βελτίωση αφορά μόνο μικρά αυτοκίνητα και όχι επιβατικά αυτοκίνητα. Εικόνα 1.3. Σύγχρονο αυτοκίνητο τελευταίας γενιάς. Πηγή: 4

14 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ 2 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ 2.1. Γενικά Η ιστορία του αυτοκινήτου ξεκινά από το 1885 με κατασκευαστή κινητήρα αυτοκινήτου εσωτερικής καύσης, το Nikolaus Otto και ως καύσιμο τη βενζίνη. Στη Γερμανία η κατασκευή του οχήματος ξεκίνησε επίσης την ίδια χρονική περίοδο από τον Karl Benz, που κατασκεύασε τα πρώτα τρίκυκλα αυτοκίνητα και πήρε άδεια ευρεσιτεχνίας από την πόλη του Mannheim, τον Ιανουάριο του Αυτό ήταν το πρώτο όχημα εξ ολοκλήρου σχεδιασμένο και κατασκευασμένο ως αυτοκίνητο και όχι ως μετατροπή μιας άμαξας ή ενός κάρου. Οι Panar και Lessavor ήταν οι δημιουργοί του πρώτου συστήματος μετάδοσης όπως το γνωρίζουμε σήμερα. Το τοποθέτησαν στο μοντέλο Panar του Ο Arman Peugeot ήταν, παράλληλα, ο κατασκευαστής που κέρδισε τον πρώτο αγώνα αυτοκινήτου στη Γαλλία το Εικόνα 2.1. Από τα πρώτα αυτοκίνητα που σχεδιάστηκαν. Πηγή: 5

15 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ 2 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Μεταξύ άλλων, ο Karl Benz δημιούργησε στα οχήματα: ένα σύστημα ρύθμισης της ταχύτητας γνωστό ως επιταχυντή, την ανάφλεξη, χρησιμοποιώντας σπινθήρα από μπαταρία τον αναφλεκτήρα το συμπλέκτη το σύστημα επιλογής ταχυτήτων και το ψυγείο νερού Παρόλο που στον Karl Benz αποδόθηκε η εφεύρεση του αυτοκινήτου, αρκετοί άλλοι Γερμανοί, Γάλλοι και άλλων εθνικοτήτων μηχανικοί προσπαθούσαν να κατασκευάσουν παρόμοια οχήματα την ίδια εποχή. Κατασκευάστηκαν περίπου είκοσι πέντε οχήματα μέχρι το 1893, οπότε και παρουσιάστηκε το πρώτο τετράτροχο αυτοκίνητο, το οποίο είχε τη δυνατότητα να κινηθεί από έναν τετράχρονο κινητήρα, που είχε σχεδιάσει ο ίδιος. Κατασκεύασε βελτιωμένες εκδόσεις το 1886 και το 1887 και η παραγωγή άρχισε το Το ίδιο διάστημα ο Emile Roger στη Γαλλία κατασκεύαζε κινητήρες του Karl Benz με την άδεια του σχεδιαστή, αρχίζοντας και την κατασκευή ολόκληρων αυτοκινήτων. Καθώς η Γαλλία της εποχής εκείνης ήταν πιο προοδευτική, κατασκευάστηκαν και πωλήθηκαν περισσότερα οχήματα στη Γαλλία, παρά στην πατρίδα του εφευρέτη τη Γερμανία. Στη Γαλλία, διάσημοι κατασκευαστές οχημάτων ήταν οι Panhard & Levassor και Armand Peugeot. Οι δύο πρώτοι κατασκεύασαν το όχημά τους το 1891 σε συνεργασία με τον Edouard Sarazin, ο οποίος είχε τα δικαιώματα κατασκευής του κινητήρα Benz στη Γαλλία και ακολούθησε στη συνέχεια ο Peugeot. Ένας ακόμη σταθμός στην ιστορία της αυτοκίνησης σημειώνεται το Ο Rudolf Diesel κατασκεύασε τον πρώτο κινητήρα εσωτερικής καύσης με καύσιμο το πετρέλαιο. Αρχικά ο κινητήρας του δε χρησιμοποιήθηκε σε αυτοκίνητα, καθώς ήταν αρκετά βαρύς, αλλά το 1898 κινητήρες Diesel χρησιμοποιούνταν σε εργοστάσια, για να κινούν αντλίες σε υδρευτικά και αρδευτικά δίκτυα, σε θαλάσσια οχήματα κ.λπ. Με τη συνεχή βελτίωσή του, ο κινητήρας Diesel άρχισε να χρησιμοποιείται σε φορτηγά αυτοκίνητα και αργότερα σε λεωφορεία. Η κατασκευή αυτοκινήτων συνεχίσθηκε, ωστόσο το κόστος και τα προβλήματα που δημιουργούνταν και αντιμετώπιζαν στους δρόμους της εποχής, δεν επέτρεπαν τη 6

16 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ 2 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ διάδοση του προϊόντος στις ευρείες λαϊκές μάζες. Το 1902 είχε αρχίσει η κατασκευή αυτοκινήτων από το Ransome E. Olds. Το 2002 υπήρχαν περίπου πεντακόσια ενενήντα εκατομμύρια επιβατικά οχήματα Παγκοσμίως. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να αντιστοιχεί ένα αυτοκίνητο κάθε έντεκα κατοίκους, εκ των οποίων τα εκατόν σαράντα εκατομμύρια είναι στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής και αντιστοιχεί ένα αυτοκίνητο για κάθε δύο κατοίκους. Ο αριθμός αυτός αυξάνεται συνεχώς, καθώς οι κάτοικοι των αναπτυσσόμενων κρατών σταδιακά αρχίζουν να αποκτούν επιβατικά αυτοκίνητα. Εικόνα 2.2. Από τα πρώτα αυτοκίνητα που κατασκευάστηκαν την περίοδο Πηγή: 7

17 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3.1 Γενικά Οι ατμοσφαιρικοί ρύποι που παράγονται από τη λειτουργία του κινητήρα εξαρτώνται από το καύσιμο που τροφοδοτείται στον κινητήρα. Οι κατηγορίες οχημάτων που υπάρχουν στην αγορά για κινητήρες οχημάτων είναι: Βενζίνη και Πετρέλαιο Diesel Υβριδικά Υγραεριοκίνητα Φυσικού Αερίου Βιοκαύσιμα (Βιοντήζελ, Βιοαιθανόλη, Βιοαέριο) Ηλεκτροκίνητα οχήματα με μπαταρίες Οχήματα κυψέλων καυσίμου Κινητήρες εσωτερικής καύσης με Υδρογόνο 3.2 Είδη καυσίμων σε κινητήρες οχημάτων Βενζίνη και Πετρέλαιο Diesel Tα βενζινοκίνητα και πετρελαιοκίνητα οχήματα είναι πλέον πολύ «καθαρότερα» στην εκπομπή ατμοσφαιρικών ρύπων που επηρεάζουν την ανθρώπινη υγεία τα τελευταία 10 με 15 χρόνια. Επίσης έχουν επιτευχθεί μικρότερης κλίμακας βελτιώσεις στην κατανάλωση ενέργειας και στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα CO 2 των συμβατικών βενζινοκίνητων και πετρελαιοκίνητων οχημάτων. 8

18 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Α) Μείωση Όγκου και Βάρους των Οχημάτων Με τη μείωση του μεγέθους των οχημάτων υπολογίζεται ότι θα πραγματοποιηθούν σημαντικά επιτεύγματα ειδικότερα στους ατμοσφαιρικούς ρύπους που θα παράγονται. Τα τελευταία χρόνια έχει μειωθεί ο όγκος και το βάρος των οχημάτων που επιλέγουν και οι καταναλωτές. Δυστυχώς, η απόκτηση και η χρήση του αυτοκινήτου είναι στενά συνδεδεμένη με βαθιά εδραιωμένες οικονομικές παραμέτρους, κοινωνικές αντιλήψεις αλλά και καταναλωτικές προτιμήσεις. Το φαινόμενο αυτό οδηγεί πολλούς καταναλωτές να επιλέγουν αυτοκίνητα τα οποία είναι μεγαλύτερα σε κυβισμό (και κατά συνέπεια λιγότερο αποδοτικά) σε σχέση με τις πραγματικές καθημερινές ανάγκες τους. Η ενθάρρυνση του καταναλωτικού κοινού προς την κατεύθυνση επιλογής και αγοράς κατά το περισσότερο δυνατό, μικρότερων και πιο αποδοτικών αυτοκινήτων, παραμένει ένα πεδίο με μεγάλο δυναμικό για αξιοσημείωτα περιβαλλοντικά οφέλη. Για τη μείωση του βάρους του οχήματος κάποιοι από τους κατασκευαστές χρησιμοποιούν κράματα αλουμινίου ή κράματα ελαφρών μετάλλων. Τις περισσότερες φορές όμως γίνεται χρήση ελαφρύτερων υλικών και σε αναγκαίο επιπρόσθετο εξοπλισμό όπως είναι τα συστήματα ασφαλείας (αερόσακοι, πλευρικές μπάρες ασφαλείας κ.λπ.). Με τον πρόσθετο ηλεκτρικό εξοπλισμό αυξάνεται η κατανάλωση καυσίμου γιατί η γεννήτρια (δυναμό) που φορτίζει τη μπαταρία του οχήματος τροφοδοτείται από τον κινητήρα του οχήματος. Ο κλιματισμός επίσης επιβαρύνει σημαντικά την κατανάλωση καυσίμου λόγω της επιπλέον μηχανικής και ηλεκτρικής ισχύος που απαιτείται για τη λειτουργία του. Με βάση τη δημοσίευση από ADEME το 2003, αποδείχθηκε ότι η μη σωστή χρήση του κλιματισμού του αυτοκινήτου μπορεί να αυξήσει την κατανάλωση καυσίμου ενός οχήματος κατά περίπου 25%, ενώ η συνήθης ενδεικνυόμενη χρήση ανά έτος αυξάνει την κατανάλωση κατά περίπου 5%. Μερικά αυτόματα συστήματα κλιματισμού χρησιμοποιούν το συμπιεστή της μονάδας κλιματισμού συνεχώς σε αυτόματη ρύθμιση και για την αποφυγή της υπερκατανάλωσης ενέργειας απαιτείται η χρήση του κλιματισμού στην οικονομική ρύθμιση του συστήματος. 9

19 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Β) Τεχνολογίες για τη Μείωση των Αερίων Ρύπων των Οχημάτων Η σημαντικότερη τεχνολογική εξέλιξη που έχει συμβάλλει αποφασιστικά στη μείωση των εκπομπών των αερίων ρύπων, είναι η χρήση των καταλυτικών μετατροπέων. Οι καταλύτες εγκαθίστανται μεταξύ του κινητήρα του οχήματος και του αγωγού που υπάρχει στην έξοδο των καυσαερίων εξάτμισης. Κατασκευάζονται συνήθως από κεραμικά υλικά και εσωτερικά έχουν κυψελοειδή μορφή επικαλυμμένη με ευγενή μέταλλα, συνήθως λευκόχρυσο (πλατίνα), ρόδιο ή παλλάδιο, τα οποία δρουν ως καταλύτες. Η κυψελοειδής μορφή των μετατροπέων είναι κατάλληλα σχεδιασμένη ώστε να έχει πολύ μεγάλη επιφάνεια σε σχέση με την κατά όγκο αναλογία της. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εξασφαλίζεται η αποτελεσματικότητα των χημικών αντιδράσεων των καυσαερίων με τους μεταλλικούς καταλύτες οι οποίες πραγματοποιούνται μόνο στην επιφάνεια της κυψελοειδούς μορφής του καταλυτικού μετατροπέα. Οι σύγχρονοι βενζινοκινητήρες ηλεκτρονικής ανάφλεξης είναι εφοδιασμένοι με «τριοδικούς καταλύτες» οι οποίοι ονομάζονται έτσι γιατί έχουν τη δυνατότητα να μειώνουν τις εκπομπές των εξής αέριων ρυπαντών: των άκαυστων υδρογονανθράκων (HC) του μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και των οξειδίων του αζώτου (NΟ x ) Ένας τριοδικός καταλύτης ουσιαστικά αποτελείται από δυο διαφορετικά «μέρη»: Τον αναγωγικό καταλύτη που διαχωρίζει το επιβλαβές μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ) σε αβλαβές άζωτο (N 2 ) και οξυγόνο O 2. 2NO N 2 O 2 Τον οξειδωτικό καταλύτη ο οποίος οξειδώνει επικίνδυνους ρύπους του μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και τους άκαυστους υδρογονάνθρακες (C x H y ) που τους μετατρέπει σε διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) και νερό (H 2 Ο). Οι αναγωγικοί καταλύτες λειτουργούν όταν ο κινητήρας λειτουργεί κοντά στην αναλογία του αέρα και του καύσιμου μίγματος που απαιτείται να εισέλθει στους κυλίνδρους του κινητήρα ώστε να γίνει πλήρης καύση του μίγματος χωρίς περίσσεια αέρα. Αυτό επιτυγχάνεται με την εγκατάσταση ενός ηλεκτροχημικού αισθητήρα οξυγόνου που είναι γνωστός και ως αισθητήρας «λάμδα». 10

20 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο αισθητήρας «λάμδα» είναι συνδεδεμένος με την κεντρική ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Αναλύει την περιεκτικότητα των καυσαερίων σε οξυγόνο και παρέχει τα κατάλληλα δεδομένα στην κεντρική μονάδα ώστε να ρυθμίζεται η ποσότητα του καυσίμου που ψεκάζεται στους κυλίνδρους. Οι πετρελαιοκινητήρες Diesel είναι σχεδιασμένοι να λειτουργούν με περίσσεια αέρα σε σχέση με τη στοιχειομετρική αναλογία μίγματος. Οι αναγωγικοί καταλύτες δε μπορούν να λειτουργήσουν σε συνθήκες «φτωχού» μίγματος και γι αυτόν το λόγο οι πετρελαιοκινητήρες είναι εφοδιασμένοι μόνο με οξειδωτικούς καταλύτες. Οι οξειδωτικοί καταλύτες μειώνουν τις εκπομπές άκαυστων υδρογονανθράκων (HC) και μονοξειδίου του αζώτου (CO) καθώς και μέρος από τις εκπομπές αιωρούμενων σωματιδίων (PM), χωρίς όμως να ελαττώνουν τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου (NO x ). Γι αυτόν ακριβώς το λόγο οι πετρελαιοκινητήρες παρουσιάζουν πολύ μεγαλύτερες εκπομπές οξειδίων του αζώτου (NO x ) σε σχέση με τους βενζινοκινητήρες. Η επανακυκλοφορία των καυσαερίων είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για τη μείωση εκπομπών οξειδίων του αζώτου στα οχήματα. Για την κατανόηση της μεθόδου επανακυκλοφορίας των καυσαερίων είναι σημαντικό ότι τα οξείδια του αζώτου σχηματίζονται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και προκαλούν τη δημιουργία ενώσεων οξυγόνου και αζώτου που βρίσκονται στην ατμόσφαιρα. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία αυτή τόσο μεγαλύτερη είναι και η ποσότητα των οξειδίων του αζώτου που παράγονται. Οι κινητήρες με επανακυκλοφορία καυσαερίων εκτρέπουν μέρος των καυσαερίων, που έχουν μικρή περιεκτικότητα οξυγόνου μετά την καύση πίσω στο κινητήρα. Με τη μέθοδο αυτή ελαττώνεται η θερμοκρασία στον κινητήρα και υπάρχει μικρότερη ποσότητα οξυγόνου για καύση. Κατά συνέπεια η ελάττωση της υψηλής θερμοκρασίας περιορίζει το σχηματισμό οξειδίων αζώτου. Η επανακυκλοφορία καυσαερίων αυξάνει ελάχιστα την κατανάλωση καυσίμου, για το λόγο αυτό οι αυτοκινητοβιομηχανίες εμφανίζονται απρόθυμες να εγκαταστήσουν συστήματα επανακυκλοφορίας σε βαρέα οχήματα και μεγάλα φορτηγά. Η επιλεκτική εφαρμογή καταλύτη, αποτελεί μέρος της τεχνολογίας για μείωση των εκπομπών οξειδίων αζώτου στους πετρελαιοκινητήρες. Κατά τη μέθοδο αυτή γίνεται χρήση ειδικού καταλυτικού μετατροπέα που επεξεργάζεται τα καυσαέρια του κινητήρα Diesel και μειώνει τις εκπομπές οξειδίων αζώτου σε αντίθεση με την επανακυκλοφορία καυσαερίων η οποία στόχο έχει την ελάττωση σχηματισμού οξειδίων αζώτου. Στην 11

21 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ επιλεκτική καταλυτική αναγωγή, πριν την είσοδο των καυσαερίων του πετρελαιοκινητήρα στον καταλύτη, ψεκάζεται αμμωνία ή ουρία με αποτέλεσμα η αμμωνία να αντιδρά με το μονοξείδιο και το διοξείδιο αζώτου και να παράγεται αβλαβές άζωτο και νερό με βάση τη χημική αντίδραση: 4NO 4NH3 O2 4N2 6H2O Τα φίλτρα σωματιδίων Diesel φιλτράρουν και απομακρύνουν τα αιωρούμενα σωματίδια από τα καυσαέρια των οχημάτων. Είναι αποτελεσματικά και συνήθως απομακρύνουν παραπάνω από το 90% των αιωρούμενων σωματιδίων που περιέχονται στα καυσαέρια. Τα αιωρούμενα σωματίδια συλλέγονται υπό τη μορφή αιθάλης που απομακρύνεται με θερμική αναγέννηση (δηλαδή καίγεται η αιθάλη για να μη φράσσεται το φίλτρο) για την αποφυγή δυσλειτουργίας του φίλτρου. Η θερμοκρασία των καυσαερίων από τους κινητήρες Diesel δεν είναι υψηλή για να «κάψει» απευθείας την αιθάλη και τα φίλτρα σωματιδίων παρακάμπτουν το πρόβλημα αυτό με έναν από τους δυο παρακάτω τρόπους: Τα «παθητικά» φίλτρα σωματιδίων χρησιμοποιούν οξειδωτικούς καταλύτες για μείωση θερμοκρασίας οξείδωσης αιθάλης. Τα «ενεργητικά» φίλτρα σωματιδίων αυξάνουν περιοδικά τη θερμοκρασία στο επιθυμητό. Οι πιο κοινές μέθοδοι για την αύξηση της θερμοκρασίας σε ένα ενεργητικό σύστημα είναι μέσω της περιοδικής καύσης. Τα φίλτρα σωματιδίων Diesel χρησιμοποιούνται ελάχιστα σε νέα οχήματα, παρόλο που τα φίλτρα σωματιδίων πρέπει να περιλαμβάνονται στο βασικό εξοπλισμό των οχημάτων καθώς είναι αποτελεσματικά και σε γενικές γραμμές φθηνά. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες που κατασκευάζουν οχήματα με φίλτρα σωματιδίων Diesel είναι οι BMW, Citroen, Mercedes, Peugeot και Toyota. Γ) Αύξηση της απόδοσης του κινητήρα Τα οχήματα που κινούνται με συμβατικά καύσιμα, έχουν επιτύχει σημαντικά βήματα για την αύξηση της απόδοσης του κινητήρα. Συγκεκριμένα οι βελτιώσεις αφορούν κυρίως τους πετρελαιοκινητήρες Diesel σε συνδυασμό με τη χαμηλότερη τιμή του πετρελαίου έναντι της βενζίνης και έχουν συμβάλλει στη σημαντική αύξηση της 12

22 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ δημοτικότητας και της χρήσης των πετρελαιοκίνητων αυτοκινήτων την τελευταία δεκαετία. Στους περισσότερους κινητήρες Diesel από τις αρχές της δεκαετίας του 1990, εφαρμόζεται η τεχνολογία της υπερπλήρωσης ή αλλιώς υπερσυμπίεσες (turbo) που έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση απόδοσης του κινητήρα. Οι κινητήρες άμεσου ψεκασμού επίσης έχουν αρχίσει να διεισδύουν με γρήγορο ρυθμό στα οχήματα Diesel. Στους κινητήρες άμεσου ψεκασμού το καύσιμο ψεκάζεται απευθείας στο θάλαμο καύσης του κινητήρα, αντί ενός προθάλαμου. Οι κινητήρες άμεσου ψεκασμού είναι πιο αποδοτικοί σε σχέση με τους κινητήρες έμμεσου ψεκασμού και συνεπώς εξοικονομούν καύσιμα και παράγουν λιγότερες εκπομπές διοξειδίου άνθρακα, όμως παράγουν περισσότερα αιωρούμενα σωματίδια και είναι πιο θορυβώδεις στη λειτουργία τους. Σε πολλούς κινητήρες υπάρχει εγκατεστημένος άμεσος ψεκασμός σε βενζινοκίνητα οχήματα αλλά η χρήση τους παραμένει περιορισμένη. Οι κινητήρες άμεσου ψεκασμού υψηλής πίεσης είναι κινητήρες οι οποίοι διαθέτουν έναν κοινό αγωγό παροχής καυσίμου που ψεκάζεται υπό πολύ υψηλή πίεση σε όλους τους κυλίνδρους του κινητήρα. Αυτού του είδους ψεκασμός διευκολύνει την εκνέφωση του καυσίμου και βελτιώνει την καύση του. Αγωγοί κατάλληλα τοποθετούμενοι σε κάθε κύλινδρο ρυθμίζουν με μεγάλη ακρίβεια το χρόνο και την ποσότητα καυσίμου που ψεκάζεται, βελτιώνοντας περισσότερο τη συνολική απόδοση του κινητήρα. Σχήμα 3.1. Μηχανή ενός οχήματος που λειτουργεί με Βενζίνη και Πετρέλαιο. Πηγή: 13

23 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Τα οχήματα που λειτουργούν με πετρέλαιο είναι πιο φιλικά ως προς το περιβάλλον, εκπέμπουν όμως σημαντικά ποσά επιβλαβών οξειδίων αζώτου και αιωρούμενα σωματίδια, στην περίπτωση που δε διαθέτουν φίλτρα αιωρούμενων σωματιδίων. Παρουσιάζουν πλεονέκτημα στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα με το συνδυασμό χρήσης ενός φίλτρου αιωρούμενων σωματιδίων και μιας κατάλληλης τεχνολογίας μείωσης των εκπομπών οξειδίων του αζώτου. Τα πετρελαιοκίνητα όχημα αποτελούν μια καλή περιβαλλοντική λύση Υβριδικά οχήματα Τα υβριδικά οχήματα διαθέτουν κινητήρα εσωτερικής καύσης και ηλεκτροκινητήρα. Είναι πιο φιλικά στο περιβάλλον και αποδοτικά από τα συμβατικά οχήματα, παρουσιάζουν μικρότερο λειτουργικό κόστος και είναι ακριβότερα στην αγορά τους. Τα οχήματα αυτά είναι εύκολα στην οδήγησή τους. Η λειτουργία από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης στον ηλεκτροκινητήρα αλλάζει χωρίς να απαιτείται σύνδεση με την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος για τη φόρτιση των μπαταριών και έχουν αυτόματο σύστημα μετάδοσης. Εικόνα 3.1. Μηχανή υβριδικών οχημάτων που συνδέεται με συγκεκριμένο τρόπο με τη μπαταρία και το συσσωρευτή. Πηγή: 14

24 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Η πρώτη φορά που παρουσιάστηκαν τα υβριδικά οχήματα ήταν το 1997 από την εταιρεία Toyota. Τα υβριδικά οχήματα αναμένεται να αυξηθούν στις πωλήσεις και να αποτελέσουν μια σημαντική τεχνολογία οχημάτων για πολλά χρόνια. Προς το παρόν όλα τα διαθέσιμα υβριδικά οχήματα είναι όπως αναφέρθηκε πιο πάνω με δύο κινητήρες κατασκευασμένα, τεχνολογίας βενζινοκινητήρα - ηλεκτροκινητήρα, όμως πιθανότατα νέα υβριδικά οχήματα με πετρελαιοκινητήρα και ηλεκτροκινητήρα θα εισαχθούν στην αγορά. Οι κατασκευαστές επιδιώκουν την παραγωγή υβριδικών οχημάτων κυρίως με βενζινοκινητήρα και ηλεκτροκινητήρα, γιατί οι πετρελαιοκινητήρες είναι αρκετά ακριβοί και αυτό θα επιβάρυνε κατά πολύ το κόστος αγοράς των υβριδικών οχημάτων. Α) Υβριδική Τεχνολογία σε λειτουργία. Τα υβριδικά συστήματα διαφέρουν σημαντικά σε κόστος, στην πολυπλοκότητα και Η κατηγορίες των υβριδικών συστημάτων είναι: Τα υβριδικά «στάσης-εκκίνησης» ή μικρο - υβριδικά. Έχουν σχετικά μικρούς ηλεκτροκινητήρες οι οποίοι δεν κινούν το όχημα, αλλά έχουν την απαραίτητη ισχύ για την ακαριαία επανεκκίνηση του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αυτό σημαίνει ότι ένα μικρο - υβριδικό βενζινοκίνητο όχημα μπορεί αυτόματα να σβήνει τον κινητήρα του όταν το όχημα ακινητοποιείται (π.χ. σε φωτεινούς σηματοδότες) και να εκκινεί αμέσως μόλις ο οδηγός πατήσει το πέταλο του γκαζιού χωρίς να απαιτείται η χρήση της μίζας και πολλές φορές χωρίς καν ο οδηγός να γνωρίζει ότι ο κινητήρας έχει σταματήσει. Τα συστήματα αυτά στην ουσία δε θεωρούνται ως πραγματικά υβριδικά συστήματα γιατί δε χρησιμοποιούνται για την κίνηση του οχήματος. Επιφέρουν ένα σχετικά μέτριο ποσοστό εξοικονόμησης καυσίμου συνήθως είναι περίπου 10% - έχοντας το πλεονέκτημα του χαμηλού κόστους. Τα «ήπια» υβριδικά. Οχήματα που διαθέτουν λειτουργία «στάσης - εκκίνησης» όπως περιγράφηκε πιο παραπάνω, αλλά συνήθως χρησιμοποιούν τον ηλεκτροκινητήρα τους και για να κινήσουν το όχημα. Παρόλα αυτά, τα «ήπια» υβριδικά δε μπορούν να λειτουργήσουν αποκλειστικά με τον ηλεκτροκινητήρα αφού αυτός δεν είναι συνδεδεμένος με το σύστημα μετάδοσης της κίνησης. Τα οχήματα αυτά, προσφέρουν πρόσθετη ισχύ μέσω του ηλεκτρικού κινητήρα κατά 15

25 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ τη διάρκεια λειτουργίας του συμβατικού κινητήρα υπό υψηλό φορτίο (στις μεγάλες επιταχύνσεις). Έχουν επίσης το πλεονέκτημα της ανάκτησης ενέργειας μέσω του φρεναρίσματος. Κατά τη διάρκεια του φρεναρίσματος μετατρέπουν μέρος της πλεονάζουσας κινητικής ενέργειας του κινητήρα σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για τη φόρτιση των συσσωρευτών (μπαταριών). Σε οχήματα με ήπια υβριδικά χρησιμοποιείται μια συσκευή «κατανομής ισχύος» που συνεχώς μεταβάλλει την κατανομή ισχύος που διατίθεται από τον κινητήρα για την κίνηση του οχήματος και την κίνηση της ηλεκτρογεννήτριας. Στη συνέχεια η γεννήτρια τροφοδοτεί τον ηλεκτροκινητήρα ο οποίος με τη σειρά του κινεί και αυτός το όχημα όταν απαιτείται. Το σύστημα είναι πολύπλοκο, όμως με τη χρήση του επιτυγχάνεται μεγάλη ενεργειακή αποδοτικότητα μέσω της συνεχούς λειτουργίας του βενζινοκινητήρα σε αποδοτικό αριθμό στροφών. Όταν δεν απαιτείται όλη η παραγόμενη ισχύς του κινητήρα για την κίνηση του οχήματος, αυτή η περίσσεια ισχύος χρησιμοποιείται για τη φόρτιση των μπαταριών. Οι μπαταρίες φορτίζονται επίσης και από την ανάκτηση ενέργειας κατά το φρενάρισμα του οχήματος. Σε συνθήκες κυκλοφοριακού φόρτου και σε χαμηλές ταχύτητες (όταν ο βενζινοκινητήρας δεν είναι αποδοτικός), ο κινητήρας σβήνει και ο ηλεκτροκινητήρας τροφοδοτούμενος από τις μπαταρίες αναλαμβάνει να κινήσει το όχημα. Κανένα από τα υβριδικά οχήματα παραγωγής δε φορτίζεται με εξωτερικά μέσα, αναμένεται ότι θα κατασκευαστούν εξωτερικά φωτιζόμενα υβριδικά οχήματα που θα συνδέονται με την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος τα επόμενα χρόνια. Τα οχήματα αυτά θα έχουν μεγαλύτερες μπαταρίες από τα υπάρχοντα υβριδικά και θα εξασφαλίζουν μεγαλύτερη αυτονομία κίνησης του οχήματος με ηλεκτρική ενέργεια. Οι χρήστες των οχημάτων δε θα χρειάζεται οπωσδήποτε να συνδέουν τις μπαταρίες με την παροχή ρεύματος, αλλά σε περίπτωση που επιλέξουν τη δυνατότητα αυτή, θα έχουν σημαντική αυτονομία κίνησης του οχήματος με ηλεκτρική ενέργεια. Έτσι θα επιτυγχάνεται εξοικονόμηση καυσίμων και θα προστατεύεται το περιβάλλον, τουλάχιστον σε αστικό και τοπικό επίπεδο δεδομένου ότι τα υβριδικά όχημα δεν εκπέμπουν ρύπους. Οι ρύποι που εκπέμπονται από το όχημα οφείλονται από την εγκατεστημένη θερμική μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. 16

26 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Β) Περιβαλλοντική Απόδοση Τα πρώτα υβριδικά αυτοκίνητα προωθήθηκαν και πωλήθηκαν κατά κύρια βάση με έμφαση στην περιβαλλοντική τους απόδοση, αφήνοντας κατά μέρους τα υπόλοιπα εξωτερικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά τους. gr CO Τα υβριδικά οχήματα εκπέμπουν από 80 2 gr CO μέχρι Οι km km συγκεντρώσεις αυτές είναι πολύ χαμηλότερες από ότι εκπέμπει ένα συνηθισμένο αυτοκίνητο. Τα περισσότερα υβριδικά αυτοκίνητα εκπέμπουν σημαντικά λιγότερους ατμοσφαιρικούς ρύπους Τα αποτελέσματα για τη χαμηλή κατανάλωση καυσίμου που αναμενότανε από τον κατασκευαστή δεν ήταν τα επιθυμητά, το πρόβλημα όμως αυτό είναι σύνηθες σε όλα τα οχήματα ανεξαρτήτως τεχνολογίας. Γ) Οικονομική Απόδοση Τα υβριδικά αυτοκίνητα πωλούνται σε υψηλότερη τιμή σε σύγκριση με τα μη υβριδικά όμως υπερέχουν σημαντικά στην εξοικονόμηση καυσίμου και επομένως χρημάτων. Τα αυτοκίνητα αυτά είναι ιδιαιτέρως ελκυστικά από πλευράς οικονομικής απόδοσης για όσους διανύουν πολλά χιλιόμετρα ετησίως. Από την πλευρά των κατασκευαστών η οικονομική αποδοτικότητα των υβριδικών οχημάτων είναι ασαφής γιατί πολλοί από τους κατασκευαστές ζημιώνονται από τη διαδικασία παραγωγής και πώλησης υβριδικών οχημάτων. Η τιμή πώλησης των υβριδικών οχημάτων αναμένεται να μειωθεί καθώς θα αυξάνεται ο όγκος παραγωγής των οχημάτων Υγραεριοκίνητα οχήματα Το υγραέριο αποτελείται από ένα μίγμα προπανίου (C 3 H 8 ) και βουτανίου (C 4 H 10 ). Η αναλογία των αερίων αυτών στο μίγμα του υγραερίου διαφέρει από χώρα σε χώρα, αλλά συνήθως το προπάνιο αποτελεί το 80% - 95% του μίγματος υγραερίου. Το υγραέριο παράγεται με δυο τρόπους: ως απόσταγμα από την διύλιση του αργού πετρελαίου και ως παραπροϊόν της εξόρυξης από κοιτάσματα αερίου μαζί με φυσικό αέριο. 17

27 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Α) Υγραεριοκίνητα Οχήματα Τα οχήματα που κινούνται με υγραέριο είναι παρόμοια με τα συνηθισμένα οχήματα που κινούνται με βενζίνη, διαφέρουν στην αποθήκευση και στην παροχή του καυσίμου στο όχημα. Οι περισσότεροι οδηγοί δεν παρατηρούν τη διαφορά ανάμεσα σε ένα όχημα που κινείται με βενζίνη και σε ένα αντίστοιχο που κινείται με υγραέριο. Το υγραέριο σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης είναι αέριο, όμως υγροποιείται σε μέτριες πιέσεις. Για το λόγο αυτό, το υγραέριο αποθηκεύεται μέσα σε δεξαμενές των οχημάτων, σε υγροποιημένη μορφή και σε πίεση περίπου 25 bar, αλλά παροχετεύεται στον κινητήρα σαν αέριο. Η πλειοψηφία των υγραεριοκίνητων οχημάτων στην Ευρώπη είναι διπλού καυσίμου: δεξαμενή υγραερίου και δεξαμενή βενζίνης. Κινούνται με ένα από τα δύο καύσιμα με το απλό πάτημα ενός διακόπτη. Με τον τρόπο αυτό εξαλείφεται ο κίνδυνος να μείνει το όχημα χωρίς καύσιμα σε περιοχές όπου δεν υπάρχει υποδομή για ανεφοδιασμό του οχήματος με υγραέριο. Σχήμα 3.2. Εναλλακτική δεξαμενή τύπου ρεζέρβας για ελάχιστο χώρο εγκατάστασης. Πηγή: 18

28 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Οι κατασκευαστές υποστηρίζουν ότι οι κινητήρες που κινούνται αποκλειστικά με υγραέριο (μονού καυσίμου) μπορούν να επιτύχουν μικρότερη κατανάλωση καυσίμου και εκπομπές ατμοσφαιρικών ρύπων. Οι επιδόσεις στο δρόμο και η ισχύς των οχημάτων που κινούνται με υγραέριο είναι παρόμοιες με αυτές των βενζινοκίνητων οχημάτων και κατά την οδήγηση υπάρχουν λίγες διακριτές διαφορές ανάμεσά τους. Ένα υγραεριοκίνητο όχημα συνήθως καταναλώνει 20% - 25% περισσότερο καύσιμο ανά μονάδα ενέργειας από ένα αντίστοιχο που κινείται με βενζίνη και περίπου 30% - 40% περισσότερο από ένα Diesel. Οι δεξαμενές αποθήκευσης του υγραερίου είναι κυλινδρικές και τοποθετούνται στο σκελετό του οχήματος ή στο κύριο μέρος των μικρών φορτηγών με το μειονέκτημα του ότι καταλαμβάνουν πολύτιμο χώρο για τη φόρτωση. Μια εναλλακτική λύση αποτελούν τα ντεπόζιτα που έχουν κυκλικό σωληνοειδές σχήμα, όμοιο με τη μορφή της ρεζέρβας του αυτοκινήτου. Στην περίπτωση αυτή το ντεπόζιτο εγκαθίσταται στο χώρο της ρεζέρβας και ο επιπλέον τροχός πρέπει να τοποθετηθεί σε άλλο σημείο του σκελετού του αυτοκινήτου δεσμεύοντας κάποιον άλλο χώρο. Συνήθως τα ντεπόζιτα υγραερίου που εγκαθίστανται στα αυτοκίνητα έχουν χωρητικότητα μεταξύ 15 L και 25 L. Τα περισσότερα βενζινοκίνητα οχήματα μπορούν να μετατραπούν σε υγραεριοκίνητα όμως η μετατροπή των πετρελαιοκίνητων σε γενικές γραμμές δεν είναι πρακτική εξαιτίας του αυξημένου κόστους και της περιπλοκότητας στην τοποθέτηση σπινθηριστών. Β) Ασφάλεια Οχημάτων Υγραερίου Όλα τα οχήματα υγραερίου που διατίθενται από τους κατασκευαστές πληρούν υψηλά πρότυπα ποιότητας και ασφάλειας. Ένα καλό υγραεριοκίνητο όχημα διαθέτει υψηλά πρότυπα ασφάλειας συμπεριλαμβανομένης σωστής και ασφαλούς τοποθέτησης του ντεπόζιτου υγραερίου για να αντέχει τις πιέσεις μιας δυνατής σύγκρουσης. Στο ντεπόζιτο τοποθετούνται βαλβίδες ασφαλείας που απελευθερώνουν ελεγχόμενα το υγραέριο σε περίπτωση υπερθέρμανσης. Οι αγωγοί παροχής υγραερίου είναι κατασκευασμένοι από κατάλληλα υλικά και τοποθετούνται σε απόσταση ασφαλείας από την εξάτμιση. Τέλος διαθέτουν αεροστεγές κάλυμμα στο ντεπόζιτο του υγραερίου που περικλείει τις βαλβίδες 19

29 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ του ντεπόζιτου και προκαλεί εξαερισμό των τυχόν διαρροών υγραερίου προς τον ατμοσφαιρικό αέρα κάτω από το όχημα. Γ) Περιβαλλοντική Απόδοση Είναι δύσκολη η συγκριτική αξιολόγηση των πλεονεκτημάτων που προσφέρει η χρήση των διαφορετικών καυσίμων στα οχήματα, συνήθως εξαρτάται από το μοντέλο του κάθε οχήματος και τον αντίστοιχο εξοπλισμό του. Παρόλα αυτά, ένα «καθαρό» όχημα υγραερίου συγκρινόμενο με ένα παρόμοιο βενζινοκίνητο συνήθως εκπέμπει 5% - 10% λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα και ελαφρώς λιγότερο ποσοστό άκαυστων υδρογονανθράκων και οξειδίων του αζώτου. Αντίστοιχα συγκρινόμενο με ένα πετρελαιοκίνητο όχημα Diesel, ένα όχημα υγραερίου συνήθως εκπέμπει περίπου την ίδια ή λίγο παραπάνω ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα όμως ταυτόχρονα εκπέμπει πολύ λιγότερα αιωρούμενα σωματίδια και οξείδια του αζώτου αν το όχημα Diesel δεν διαθέτει εξοπλισμό επεξεργασίας των καυσαερίων. Τα περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα των οχημάτων υγραερίου έναντι του πετρελαίου και της βενζίνης έχουν μειωθεί τα τελευταία χρόνια εξαιτίας του γεγονότος ότι τα συμβατικά οχήματα είναι πλέον πολύ λιγότερο ρυπογόνα. Δ) Οικονομική Απόδοση Τα αποδοτικά οχήματα υγραερίου κοστίζουν περίπου 2000 έως 2500 περισσότερο από τα αντίστοιχα βενζινοκίνητα, ενώ περίπου στο ίδιο ποσό ανέρχεται και μια καλή και σωστή μετατροπή. Το υγραέριο στην αγορά έχει τη μισή τιμή σε σχέση με τη βενζίνη και το πετρέλαιο Diesel, τα οχήματα που κινούνται με υγραέριο αποδίδουν λιγότερα χιλιόμετρα ανά λίτρο καυσίμου (δηλαδή λιγότερα χιλιόμετρα ανά ποσότητα υγραερίου αντίστοιχη με ένα λίτρο βενζίνης ή πετρέλαιο Diesel). Επομένως το συνολικό κόστος της κατανάλωσης υγραερίου συνήθως είναι περίπου το ίδιο ή ελαφρά μικρότερο από το πετρέλαιο Diesel και περίπου 20% μικρότερο από τη βενζίνη. 20

30 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Οχήματα φυσικού αερίου Το μεγαλύτερο ποσοστό του φυσικού αερίου αποτελείται από (70% - 90%) μεθάνιο (CH 4 ) και είναι το ίδιο αέριο που είναι ευρέως διαδεδομένο για χρήσεις θέρμανσης, το υπόλοιπο ποσοστό του αποτελείται από αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο. Είναι ορυκτό καύσιμο που εξορύσσεται από πολύ μεγάλα υπόγεια κοιτάσματα όπως αυτά στη Βόρεια και στην Κασπία Θάλασσα. Α) Οχήματα Φυσικού Αερίου Τα οχήματα φυσικού αερίου διαθέτουν κινητήρες εσωτερικής καύσης με ανάφλεξη και είναι παρόμοια με τα βενζινοκίνητα οχήματα, αλλά με διαφορετικό εξοπλισμό αποθήκευσης και παροχής του καυσίμου. Σχήμα 3.3. Μηχανή για οχήματα που τροφοδοτούνται από φυσικό αέριο. Πηγή: Όταν συμπιέζεται δεν υγροποιείται γι αυτό αποθηκεύεται επάνω στο όχημα ως συμπιεσμένο φυσικό αέριο με υψηλή πίεση (συνήθως 200 bar ), ή ως κρυογονικό υγροποιημένο φυσικό αέριο σε χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω από -180 o C ). Μεταξύ των δύο μορφών, συνηθέστερη είναι η αποθήκευση του αερίου ως συμπιεσμένο φυσικό αέριο εξαιτίας του κόστους και της ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή του 21

31 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ υγροποιημένου φυσικού αερίου και εξαιτίας των επαγόμενων προβλημάτων αεριοποίησης λόγω βρασμού κατά τη διανομή και χρήση του υγροποιημένου φυσικού αερίου. Οι δεξαμενές αποθήκευσης του συμπιεσμένου φυσικού αερίου πρέπει να αντέχουν στις μεγάλες πιέσεις των 200 bar τουλάχιστον γι αυτόν το λόγο κατασκευάζονται από παχύ και βαρύ χάλυβα. Αντίθετα οι δεξαμενές του υγροποιημένου φυσικού αερίου είναι πολύ ελαφρότερες. Στην πραγματικότητα είναι μεγάλα ισοθερμικά δοχεία, ογκώδη για να περιέχουν κατάλληλο πάχος μόνωσης για την αποφυγή της θέρμανσης και βρασμού του υγροποιημένου φυσικού αερίου. Η δεξαμενή αποθήκευσης των οχημάτων φυσικού αερίου είναι βαριά και ογκώδης. Γεγονός που καθιστά το φυσικό αέριο εύκολο στην εφαρμογή σε βαρέα οχήματα όπως είναι τα μικρά ή μεγάλα φορτηγά και λεωφορεία. Β) Συστήματα και Τεχνολογίες Φυσικού Αερίου Υπάρχουν τρεις τύποι οχημάτων φυσικού αερίου: βενζίνη. Τα οχήματα που λειτουργούν αποκλειστικά με φυσικό αέριο. Τα οχήματα διπλού καυσίμου που λειτουργούν με φυσικό αέριο και Τα οχήματα μίγματος φυσικού αερίου και Diesel όπου τα ποσοστά των δύο καυσίμων μεταβάλλονται ανάλογα με τις στροφές και το φορτίο του κινητήρα. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που υπάρχουν σε όλους τους τύπους είναι: Τα οχήματα αποκλειστικής χρήσης φυσικού αερίου λειτουργούν σε υψηλές σχέσεις συμπίεσης, έτσι ο κινητήρας είναι πιο αποδοτικός. Το φυσικό αέριο έχει μεγαλύτερο αριθμό οκτανίων από την βενζίνη ή το πετρέλαιο και επομένως η σχέση συμπίεσης μπορεί να αυξηθεί χωρίς πρόκληση ατυχήματος του κινητήρα. Στα οχήματα αποκλειστικής χρήσης φυσικού αερίου χρησιμοποιείται καταλύτης ειδικά σχεδιασμένος για να κατακρατεί το μεθάνιο και έχει καλύτερη αποτελεσματικότητα από τους συνήθεις καταλύτες βενζίνης ή πετρέλαιο Diesel. Τα περισσότερα επαγγελματικά αυτοκίνητα και μικρά φορτηγά έχουν κινητήρες διπλού καυσίμου κυρίως για να αποφεύγεται ο κίνδυνος εξάντλησης των καυσίμων σε περίπτωση που δεν υπάρχει κάποιος κοντινός σταθμός ανεφοδιασμού 22

32 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ με φυσικό αέριο. Αυτό αποτελεί πρόβλημα στα ελαφρά επαγγελματικά οχήματα, γιατί δεν έχουν την δυνατότητα να εφοδιάζονται με μεγάλα ντεπόζιτα φυσικού αερίου και τα χαρακτηριστικά χρήσης τους συχνά μεταβάλλονται και είναι απρόβλεπτα από αυτά των μεγάλων φορτηγών και λεωφορείων. Τα οχήματα φυσικού αερίου διπλού καυσίμου δεν μπορούν να λειτουργούν ως οχήματα αποκλειστικής χρήσης φυσικού αερίου και γι αυτό δεν έχουν την δυνατότητα σημαντικής μείωσης των καυσαερίων τους. Οι κινητήρες μίγματος φυσικού αερίου και πετρελαίου έχουν τα πλεονεκτήματα των κινητήρων Diesel, είναι πιο αποδοτικοί σε χαμηλά φορτία λόγω των μειωμένων απωλειών στην διαδικασία έγχυσης και καύσης του καυσίμου στους κινητήρες ανάφλεξης με συμπίεση. Το πετρέλαιο αναφλέγεται με συμπίεση και δρα σαν βοηθητική πηγή ανάφλεξης του φυσικού αερίου. Σε χαμηλά φορτία οι κινητήρες με μίγμα αερίου - πετρελαίου λειτουργούν κυρίως με πετρέλαιο. Σε υψηλότερα φορτία χρησιμοποιούν ένα μίγμα των δύο καυσίμων με περίπου 80% - 90% φυσικό αέριο για πολύ υψηλά φορτία. Μια μικρή ποσότητα πετρελαίου πάντα ψεκάζεται στον θάλαμο καύσης, αφού οι κινητήρες μίγματος φυσικού αερίου πετρελαίου αναφλέγονται με συμπίεση. Γ) Περιβαλλοντική Απόδοση Τα οχήματα φυσικού αερίου είναι πολύ φιλικά προς το περιβάλλον αναφορικά με τις εκπομπές αερίων ρύπων, όπως είναι τα αιωρούμενα σωματίδια, το μονοξείδιο του άνθρακα, τα οξείδια αζώτου και των καρκινογόνων υδρογονανθράκων. Έχουν σχεδόν μηδενικές εκπομπές σωματιδίων που δίνει μεγάλο πλεονέκτημα σε σχέση με τα πετρελαιοκίνητα και αποτελεί έναν από τους βασικούς λόγους αντικατάστασης βαρέων οχημάτων. Το μεθάνιο είναι και αυτό ένας υδρογονάνθρακας όμως συνήθως αντιμετωπίζεται διαφορετικά από τους υπόλοιπους υδρογονάνθρακες. Δεν είναι επιβλαβές για την ανθρώπινη υγεία είναι όμως ένα από τα αέρια που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Έτσι για τα οχήματα φυσικού αερίου, συχνά αναφέρονται εκπομπές «μη μεθανιούχων υδρογονανθράκων» αντί εκπομπές υδρογονανθράκων. Τα οχήματα που χρησιμοποιούν αποκλειστικά φυσικό αέριο έχουν καταλύτες μεθανίου σχεδιασμένοι κατάλληλα για να κατακρατούν και να αφαιρούν τις σχετικά 23

33 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ υψηλές εκπομπές μεθανίου που εκπέμπουν τα οχήματα αυτά. Οι καταλύτες μεθανίου δεν μπορούν να εγκατασταθούν σε οχήματα διπλού καυσίμου ή μίγματος καυσίμων συνεπώς τα οχήματα αυτά αντιμετωπίζουν προβλήματα στις εκπομπές μεθανίου και στην επιβάρυνση του φαινομένου του θερμοκηπίου. Ένα όχημα φυσικού αερίου που λειτουργεί σε σχετικά υψηλά φορτία εκπέμπει περίπου 20% λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα από ένα παρόμοιο όχημα που λειτουργεί με βενζίνη και 5% ως 10% λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα από ένα Diesel. Πολλές φορές όμως και ιδιαιτέρως σε συνθήκες αστικού κυκλοφοριακού φόρτου, το πλεονέκτημα αποδοτικότητας των κινητήρων Diesel σε χαμηλά φορτία αναιρεί το παραπάνω πλεονέκτημα των οχημάτων φυσικού αερίου με αποτέλεσμα τα οχήματα Diesel και φυσικού αερίου στην περίπτωση αυτή να εμφανίζουν παρόμοια επίπεδα εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Τα πλεονεκτήματα που της εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα των οχημάτων Diesel και φυσικού αερίου, οφείλονται σε δυο λόγους: Οι κινητήρες diesel είναι πιο αποδοτικοί Η καύση του φυσικού αερίου παράγει λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα ανά μονάδα καταναλισκόμενης ενέργειας εξαιτίας της χαμηλότερης αναλογίας άνθρακα και υδρογόνου στην μοριακή του δομή. Τα οχήματα που κινούνται με μίγμα πετρελαίου και φυσικού αερίου, μετατρέπονται σχεδόν ολοκληρωτικά σε οχήματα πετρελαίου όταν κυκλοφορούν μέσα στην πόλη. Δ) Οικονομική Απόδοση Τα οχήματα φυσικού αερίου χαρακτηρίζονται και αυτά από υψηλό κόστος αγοράς και από χαμηλό κόστος καυσίμων. Το κόστος κατασκευής ενός σταθμού ανεφοδιασμού οχημάτων φυσικού αερίου είναι υψηλό και οι σταθμοί αυτοί είναι επιχειρηματικά βιώσιμοι μόνο όταν ανεφοδιάζουν ένα σχετικά υψηλό αριθμό οχημάτων. Αυτό αποτελεί σημαντικό πρόβλημα στην διάδοση των οχημάτων φυσικού αερίου γιατί οι εταιρείες καυσίμων εμφανίζονται απρόθυμες να κατασκευάσουν σταθμούς ανεφοδιασμού με φυσικό αέριο μέχρι να υπάρξει επαρκής αριθμός οχημάτων ενώ αντίστοιχα οι χρήστες εμφανίζονται απρόθυμοι να αγοράσουν οχήματα φυσικού αερίου μέχρι να υπάρξει ικανοποιητικό δίκτυο με σταθμούς ανεφοδιασμού. 24

34 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ε) Διείσδυση Οχημάτων Φυσικού Αερίου στην Αγορά Με βάση τον Παγκόσμιο Σύνδεσμο Οχημάτων Φυσικού Αερίου, σήμερα κυκλοφορούν παγκοσμίως περίπου τέσσερα εκατομμύρια οχήματα. Στην Ευρώπη ο μεγαλύτερος στόλος οχημάτων φυσικού αερίου παρουσιάζεται στην Ιταλία με ενώ στην Αθήνα κυκλοφορούν περισσότερα από 400 κρατικά λεωφορεία. Οχήματα φυσικού αερίου κατασκευάζουν πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες μεταξύ των μεγάλων εταιρειών είναι οι Cummins, ERF, Ford, General Motors, Iveco, Volkswagen και Volvo Βιοκαύσιμα (Βιοντήζελ, Βιοαιθανόλη, Βιοαέριο) Βιοκαύσιμα ονομάζονται τα υγρά καύσιμα που παράγονται από διάφορους τύπους βιομάζας, όπως είναι τα φυτικά υλικά, συγκεκριμένα είδη καλλιεργειών και από ανακυκλωμένα ή χρησιμοποιημένα σπορέλαια. Η χρήση των βιοκαυσίμων στα οχήματα έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από τον τομέα των μεταφορών. Σε μεγάλο βαθμό, τα βιοκαύσιμα είναι ανανεώσιμα. Σε αντίθεση με τα συμβατικά καύσιμα που χρησιμοποιούνται στις μεταφορές, βενζίνη και πετρέλαιο κίνησης, καθώς και τα αέρια καύσιμα, υγραέριο και συμπιεσμένο φυσικό αέριο, είναι όλα ορυκτά καύσιμα για αυτό έχουν περιορισμένη διαθεσιμότητα. Η χρήση των βιοκαυσίμων στον τομέα των μεταφορών είναι επίκαιρη τα τελευταία χρόνια. Οι κύριες αιτίες για την προώθηση των βιοκαυσίμων είναι: Η συμβολή στην εξασφάλιση της προμήθειας ενέργειας. Η συμβολή στην μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Η αύξηση της χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η διείσδυση των αγροτικών οικονομιών σε νέες αγορές. Τα κύρια βιοκαύσιμα είναι: το βιοντίζελ η βιοαιθανόλη και το βιοαέριο 25

35 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Το βιοντήζελ είναι εναλλακτικό καύσιμο πετρελαίου κίνησης ενώ η βιοαιθανόλη είναι πρόσθετο για τη βενζίνη ή υποκατάστατο. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλους τους τύπους των οχημάτων, μικρά φορτηγά, λεωφορεία, φορτηγά και αγροτικά μηχανήματα Βιοντίζελ Το βιοντίζελ είναι μια γενική ονομασία για τους μεθυλεστέρες από οργανική πρώτη ύλη. Μπορεί να παραχθεί από μια μεγάλη γκάμα σπορέλαιων όπως από ελαιοκράμβη, από ηλιοτρόπια, από σόγια και λάδι από κοκκοφοίνικα. Επίσης παράγεται από ζωικά λίπη και γράσα. Η ελαιοκράμβη είναι ένας από τους κύριους ελαιούχους καρπούς που παράγονται στην Ευρώπη, και είναι η πιο διαδεδομένη πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοντίζελ. Το λάδι περνάει από χημική διεργασία (εστεροποίηση) και μετατρέπεται σε μεθυλεστέρα, κάνοντας το να έχει παρόμοιες προδιαγραφές καυσίμου με αυτές του πετρελαίου κίνησης. Το βιοντίζελ από ελαιοκράμβη ονομάζεται και μεθυλεστέρας από κραμβέλαιο. Εικόνα 3.2. Αντλία συμβολική για τροφοδοσία σε οχήματα με βιοντίζελ. Πηγή: Τα σπορέλαια που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοντίζελ προέρχονται από συνηθισμένες καλλιέργειες που αναπτύσσονται με συμβατικές τεχνικές σε πολλά σημεία της Ευρώπης. Με σωστή διαχείριση, μπορούν να προκύψουν εναλλακτικές 26

36 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ δυνατότητες καλλιέργειας, καθώς η παραγωγή βιοντίζελ από σπορέλαια ανοίγει μια νέα αγορά για τις περιφερειακές οικονομίες. Η τεχνολογία για την παραγωγή βιοντίζελ από σπορέλαια είναι δοκιμασμένη και διαθέσιμη εμπορικά για αρκετά χρόνια. Το βιοντίζελ που προκύπτει, αναμειγνύεται με συμβατικό πετρέλαιο κίνησης στο διυλιστήριο. Μπορεί να παραχθεί από ανακυκλωμένα ή χρησιμοποιημένα μαγειρικά λάδια και έτσι δίνεται μια χρήσιμη διέξοδος για τη διάθεση των λαδιών, τα οποία δε θα μπορούσαν να διατεθούν με εναλλακτικό τρόπο και να είναι περιβαλλοντικά αποδεκτά. Α) Μίγματα και Εγγυήσεις για τους κινητήρες Το βιοντίζελ μπορεί να αντικαταστήσει τελείως το συμβατικό πετρέλαιο κίνησης ή να αναμειχθεί με αυτό σε διαφορετικές αναλογίες για χρήση σε πετρελαιομηχανές. Η πρακτική της ανάμειξης είναι πολύ συνηθισμένη σε πολλές χώρες, με το ποσοστό του 5% να είναι το συνηθέστερο, δηλαδή 5% βιοντίζελ, 95% πετρέλαιο κίνησης. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του βιοντίζελ μοιάζουν πολύ με αυτές του ορυκτού πετρελαίου και οι συμβατικοί κινητήρες δεν χρειάζονται μετατροπές για να χρησιμοποιούν μίγματα μέχρι 5%. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι σύγχρονοι κινητήρες μπορούν να λειτουργούν με μίγματα βιοντίζελ μέχρι 30%, αλλά πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή, καθώς η χρήση μιγμάτων με πάνω από 5% βιοντίζελ, μπορεί να ακυρώσει αρκετές από τις εγγυήσεις των κατασκευαστών. Οι κατασκευαστές κινητήρων συνήθως συμφωνούν στη διατήρηση της εγγύησης όταν χρησιμοποιείται μίγμα βιοντίζελ μέχρι 5%. Η χρήση μεγαλύτερης αναλογίας βιοντίζελ, μπορεί να μην υποστηρίζεται από τον κατασκευαστή. Σχεδόν όλοι οι σύγχρονοι πετρελαιοκινητήρες μπορούν να λειτουργήσουν με βιοντίζελ, αλλά με μίγματα υψηλότερης αναλογίας 30% κατ όγκο, μπορεί να παρουσιάσουν προβλήματα φθοράς των ελαστικών παρεμβυσμάτων και βουλώματος των ψεκαστήρων. Είναι σημαντικό, το βιοντίζελ να είναι υψηλής ποιότητας. Β) Διαθεσιμότητα και οικονομικά στοιχεία Η παραγωγή βιοντίζελ από ελαιούχους σπόρους κοστίζει περίπου δύο φορές, όσο η παραγωγή πετρελαίου κίνησης από συμβατικό πετρέλαιο. Τα πραγματικά κόστη 27

37 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ εξαρτώνται από τα σχετικά κόστη της πρώτης ύλης για το βιοντίζελ και την τιμή του αργού πετρελαίου. Εάν ο φόρος καυσίμων είναι ίδιος και για το βιοντίζελ τότε η τιμή του γίνεται πολύ ακριβή. Η μείωση στη φορολογία είναι απαραίτητη για να γίνει η τιμή λογική. Τέτοιες μειώσεις στη φορολογία είναι συνηθισμένες στην Ευρώπη και χρησιμοποιούνται σαν μέσο ενθάρρυνσης των προμηθευτών καυσίμων για την ανάπτυξη των βιοκαυσίμων και για την ενίσχυση της αγοράς. Η παραγωγή βιοντίζελ έχει ήδη ξεκινήσει σε αρκετές Ευρωπαϊκές χώρες. Το βιοντίζελ που παράγεται από χρησιμοποιημένα λάδια έχει χαμηλότερη τιμή πρώτης ύλης. Αυτό κάνει οικονομικά συμφέρουσα την παραγωγή του με τα τρέχοντα φορολογικά κίνητρα. Η περιορισμένη διαθεσιμότητα χρησιμοποιημένων λαδιών καθώς και θέματα ποιότητας καυσίμου περιορίζουν τη παραγωγή αυτού του τύπου βιοντίζελ. Γ) Περιβαλλοντική Απόδοση Το κύριο πλεονέκτημα χρήσης βιοντίζελ σαν καύσιμο μεταφορών είναι ότι μπορεί να παρουσιάσει μείωση στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου σε σχέση με τη χρήση συμβατικού πετρελαίου. Η χρήση 100% βιοντίζελ (κάτι πολύ σπάνιο) μπορεί να μειώσει τις καθαρές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κατά 40-50%, αντίστοιχα η χρήση μίγματος 5% βιοντίζελ μειώνει το διοξειδίου του άνθρακα κατά 2% - 2,5%. Οι πιο πάνω υπολογισμοί βασίζονται σε ολοκληρωμένη ανάλυση του κύκλου ζωής, που αφορά το βιοντίζελ, καλύπτοντας την καλλιέργεια των καρπών, την παραγωγή του βιοντίζελ και τη χρήση του βιοντίζελ στα οχήματα. Στη θεωρία, το βιοντίζελ μπορεί να θεωρηθεί απαλλαγμένο από τον άνθρακα, καθώς ο άνθρακας που εκπέμπεται κατά την καύση έχει αρχικά δεσμευτεί κατά τη φάση της ανάπτυξης του καλλιεργούμενου φυτού. Στην πράξη, η μείωση των εκπομπών από το βιοντίζελ που προέρχεται από ενεργειακές καλλιέργειες είναι μικρότερη, γιατί η ανάπτυξη και η καλλιέργεια των φυτών απαιτεί τη χρήση συμβατικών καυσίμων. Το βιοντίζελ μπορεί να μειώσει τις εκπομπές και κάποιων άλλων ρύπων από τα οχήματα, παρ όλο που αυτό εξαρτάται από τον τύπο του οχήματος και τις προδιαγραφές του καυσίμου. Αποτελεί μια νέα ενεργειακή πηγή, αποσκοπώντας στη μείωση των εισαγωγών αργού πετρελαίου για την ενίσχυση της ασφάλειας ενεργειακού εφοδιασμού στην Ευρώπη. Βιοδιασπάται εύκολα το βιοντίζελ με ασφάλεια μια ιδιότητά του που δίνει 28

38 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ πλεονέκτημα για συγκεκριμένες χρήσεις, όπως καύσιμο για σκάφη που πλέουν σε οικολογικά ευαίσθητους υδροβιότοπους Βιοαιθανόλη Η πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαιθανόλης είναι προϊόντα από αγροτικές καλλιέργειες που αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας συμβατικές τεχνικές καλλιέργειας σε διάφορα μέρη της Ευρώπης. Η παραγωγή βιοαιθανόλης από αγροτικές καλλιέργειες μπορεί να είναι χρήσιμη στην αγορά για τις περιφερειακές οικονομίες και να βοηθήσει την περιφερειακή ανάπτυξη. Η βιοαιθανόλη παρασκευάζεται με ζύμωση σακχάρων αμύλου ή της κυτταρίνης χρησιμοποιώντας μαγειρική μαγιά. Η επιλογή πρώτης ύλης εξαρτάται από παράγοντες που σχετίζονται με το κόστος, την τεχνολογία και τα οικονομικά μεγέθη. Εικόνα 3.3. Πρώτη ύλη βιοαιθανόλης καλαμπόκι. Πηγή: Κυτταρικά υλικά όπως αγροτικά και δασικά υπολείμματα καθώς και οικιακά απορρίμματα που έχουν υποστεί διαλογή, θεωρούνται μελλοντικές πηγές πρώτης ύλης. Τα υλικά πρέπει να περάσουν από μια διαδικασία υδρόλυσης πριν τη ζύμωση, χρησιμοποιώντας πιο σύνθετη διεργασία. Μακροπρόθεσμα, τα κυτταρικά υλικά θα θεωρούνται ως πηγή σακχάρων για την παραγωγή αιθανόλης και η χρήση τους μπορεί να επιφέρει περαιτέρω μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Παρ όλα αυτά, η 29

39 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ τεχνολογία για την παραγωγή βιοαιθανόλης δεν είναι ώριμη και θα χρειαστεί τουλάχιστον 5 με 10 χρόνια μέχρι να φτάσει σε εμπορική διαθεσιμότητα. Στην Ευρώπη, η βιοαιθανόλη παράγεται κυρίως από ζαχαρότευτλα και σιτάρι. Η Ισπανία, η Πολωνία και η Γαλλία κυριαρχούν στον τομέα της βιοαιθανόλης στην Ευρώπη, με συνολική παραγωγή tn το Η Σουηδία, η Αυστρία και η Γερμανία δραστηριοποιούνται επίσης στην παραγωγή βιοαιθανόλης. Αυτή τη στιγμή στην Βραζιλία και στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής γίνεται η μεγαλύτερη παραγωγή βιοαιθανόλης ως καύσιμο μεταφορών παγκοσμίως, χρησιμοποιώντας το ζαχαροκάλαμο και το καλαμπόκι σαν πρώτη ύλη αντίστοιχα. Α) Μίγματα βιοαιθανόλης σε οχήματα Η βιοαιθανόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μίγμα 5% με βενζίνη σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό πρότυπο ποιότητας EN 228. Η χρήση τέτοιου μίγματος δεν απαιτεί μετατροπή του κινητήρα. Οι ιδιοκτήτες οχημάτων που λειτουργούν με μίγματα βιοαιθανόλης πρέπει να ακολουθούν τις οδηγίες του κάθε κατασκευαστή. Μερικοί από τους σχεδιαστές οχημάτων κατασκευάζουν τα οχήματα έτσι ώστε οι προδιαγραφές τους να δέχονται ως μέγιστη περιεκτικότητα βιοαιθανόλης σε μίγμα με βενζίνη το 5% κατ όγκο, ενώ άλλοι προδιαγράφουν σαν μέγιστο ποσοστό το 10%. Αν αυτό το όριο ξεπεραστεί τότε δεν ισχύουν οι εγγυήσεις του οχήματος. Υπάρχει δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί 100% βιοαιθανόλη σε τροποποιημένους κινητήρες με ηλεκτρική ανάφλεξη και για την αντιμετώπιση του προβλήματος εκκίνησης που υπάρχουν σε χαμηλές θερμοκρασίες απαιτείται η χρήση μικρού ποσοστού πτητικού καυσίμου που συνήθως γίνεται χρήση βενζίνης. Μίγμα 5% βιοαιθανόλης με βενζίνη κατ όγκο σημαίνει 3,4% αναλογία ενέργειας, εφόσον το ενεργειακό περιεχόμενο της βιοαιθανόλης είναι περίπου τα 2 της βενζίνης. 3 Η χρήση οχημάτων που είναι ειδικά σχεδιασμένα για τη χρήση βιοαιθανόλης σε διάφορες συγκεντρώσεις, είναι μια εναλλακτική προσέγγιση. Μερικές εταιρίες διαθέτουν μοντέλα οχημάτων που λειτουργούν με μίγμα καυσίμου 85% βιοαιθανόλης και 15% βενζίνη. 30

40 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Β) Λειτουργία βιοαιθανόλης ως καύσιμο σε οχήματα Η αναλογία αέρα ως καυσίμο που απαιτείται για την βενζίνη, ώστε να έχουμε πλήρη καύση χωρίς περίσσεια αέρα είναι περίπου 14,6. Αυτό σημαίνει ότι απαιτούνται 14,6 αέρα kg για την πλήρη καύση 1 kg βενζίνης. Ένα μίγμα καυσίμου με 10% βιοαιθανόλη θα έχει μια περιεκτικότητα σε οξυγόνο περίπου 3,5% η οποία επηρεάζει την αναλογία αέρα ως καυσίμου. Είναι απαραίτητο οι κινητήρες να έχουν μειωμένη αναλογία αέρα ως καύσιμο ώστε να αντισταθμίζεται και το οξυγόνο που περιέχεται στην βιοαιθανόλη του μίγματος. Τα συστήματα ελέγχου κινητήρα, που διαθέτουν τα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνητα, μπορούν να ρυθμίσουν ηλεκτρονικά την αναλογία αέρα ώστε να διατηρηθεί η σωστή αναλογία όταν η βιοαιθανόλη εισάγεται στον κινητήρα. Για κάποια οχήματα, το μέγιστο περιεχόμενο οξυγόνο που μπορούν να αντισταθμίσουν είναι 3,5%. Τα παλαιότερα οχήματα δεν διέθεταν ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου του κινητήρα, αντίθετα δουλεύουν με απλό καρμπυρατέρ. Η αναλογία αέρα ρυθμίζεται με το χέρι ώστε να αντισταθμίζεται το αυξημένο οξυγόνο που υπάρχει στα καύσιμα με περιεκτικότητα σε βιοαιθανόλη. Μπορεί να χρειαστεί συχνότερη αλλαγή φίλτρων καυσίμου του οχήματος γιατί τα μίγματα βιοαιθανόλης μετακινουν στερεά υπολείμματα που βρίσκονται στα ντεπόζιτα καυσίμου και στις γραμμές τροφοδοσίας. Τα μίγματα βιοαιθανόλης έχουν υψηλότερη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης από την 100% καθαρή βενζίνη, έτσι αυτά τα μίγματα παρουσιάζουν μεγαλύτερη δυσκολία στην εκκίνηση τον χειμώνα. Μερικά από τα οχήματα διαθέτουν ένα μικρό ντεπόζιτο που περιέχουν καθαρή βενζίνη για την εκκίνηση του οχήματος κατά τους κρύους χειμώνες. Γ) Οικονομικά δεδομένα και Διαθεσιμότητα Η παραγωγή βιοαιθανόλης κοστίζει 2 με 3 φορές περισσότερο από την παραγωγή βενζίνης από αργό πετρέλαιο. Η τιμή εξαρτάται από το σχετικό κόστος της πρώτης ύλης για την παραγωγή βιοαιθανόλης και την τιμή του αργού πετρελαίου. Το κόστος παραγωγής επηρεάζεται επίσης από το υψηλό κόστος κεφαλαίου για τον παραγωγικό εξοπλισμό για τις διεργασίες της υδρόλυσης και της ζύμωσης. Εάν επιβληθεί ολόκληρος ο φόρος καύσιμου, η τιμή της βιοαιθανόλης είναι υψηλή, για αυτό χρειάζεται μια μείωση του φόρου ώστε να γίνει η τιμή ανταγωνιστική. Όπως και με το βιοντίζελ, τέτοιες μειώσεις 31

41 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ είναι συχνές στην Ευρώπη, και χρησιμοποιούνται ως κίνητρα για την ενθάρρυνση και τη χρήση βιοαιθανόλης. Η παραγωγή βιοαιθανόλης έχει αρχίσει σε πολλές Ευρωπαϊκές χώρες. Δ) Περιβαλλοντικά Οφέλη από τη χρήση Βιοαιθανόλης Το κύριο πλεονέκτημα της βιοαιθανόλης είναι η χρήση της έχει ως αποτέλεσμα την σημαντική μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Από τη χρήση 100% βιοαιθανόλης προκύπτει μείωση 50% μέχρι και 60% υπολογισμένη σε πλήρη κύκλο ζωής, σε σχέση με τα συμβατικά καύσιμα. Όπως και με το βιοντίζελ, τα οφέλη στο θέμα της αλλαγής του κλίματος θα εξαρτηθούν από την πρώτη ύλη που θα χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή βιοαιθανόλης. Η μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου κατά 50% μέχρι και 60% προκύπτει εάν η βιοαιθανόλη παράγεται από ζαχαρότευτλα και σιτάρι. Εάν χρησιμοποιούνται κυτταρικά υλικά η καθαρή μείωση μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 75% ίσως και μέχρι 80%. Αυτό συμβαίνει γιατί απαιτείται λιγότερη ενέργεια για την καλλιέργεια τέτοιων φυτών καθώς επίσης και από το γεγονός ότι κατά την φάση της παραγωγής χρησιμοποιούνται διεργασίες ενεργειακά πιο αποδοτικές, που επιτρέπουν και τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η παραγωγή βιοαιθανόλης είναι από μόνη της μια ενεργοβόρα διαδικασία και απαιτεί σημαντικά ποσά ενέργειας που παράγεται από συμβατικά καύσιμα. Η χρήση βιοαιθανόλης μπορεί να βοηθήσει στο να επιτευχθούν οι στόχοι των πολιτικών για την αποτροπή της κλιματικής αλλαγής. Μπορεί επίσης, να μειώσει τις εκπομπές και άλλων ρύπων από τα οχήματα, παρ όλο που εξαρτάται από τον τύπο του οχήματος και τις προδιαγραφές του καυσίμου Βιοαέριο Το βιοαέριο είναι μίγμα αερίων, κυρίως μεθανίου (CH 4 ) και διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ), που προκύπτει από την αναερόβια χώνευση απορριμμάτων όπως είναι τα οικιακά, τα βιομηχανικά και αγροτικά απορρίμματα καθώς και από βιολογικούς καθαρισμούς. Βιοαέριο παράγεται σε πάνω από μονάδες στην Ευρώπη, κυρίως σε Χώρους Υγειονομικής Ταφής Αποβλήτων και Βιολογικούς Καθαρισμούς και συνήθως καίγεται σε 32

42 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ αεριοστρόβιλους για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Υπάρχει η δυνατότητα να εμπλουτιστεί και να φτάσει σε αντίστοιχη ποιότητα με αυτή του φυσικού αερίου και χρησιμοποιείται ως καύσιμο για οχήματα. Ο εμπλουτισμός του βιοαερίου περιλαμβάνει απομάκρυνση διοξειδίου του άνθρακα, που συνήθως αποτελεί το 30% μέχρι και το 45% του βιοαερίου αλλά λιγότερο από 1% του φυσικού αερίου, όπως επίσης και άλλων αερίων και ακαθαρσιών όπως το υδρόθειου που περιέχονται στο βιοαέριο σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις. Εικόνα 3.4. Πρώτες ύλες βιοαερίου. Πηγή: Α) Περιβαλλοντική Απόδοση Το βιοαέριο πρακτικά είναι φυσικό αέριο, συνεπώς τα οχήματα που χρησιμοποιούν βιοαέριο παράγουν τους ίδιους ρύπους με αυτά των οχημάτων που χρησιμοποιούν φυσικό αέριο. Η χρήση βιοαερίου, προσφέρει επιπλέον οφέλη σε σχέση με τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, καθώς το βιοαέριο είναι ανανεώσιμο καύσιμο και ελευθερώνει κατά την καύση διοξείδιο του άνθρακα που αρχικά, είχε δεσμευτεί από την ατμόσφαιρα. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η χρήση του βιοαερίου εξασφαλίζει το μεθάνιο που παράγεται από τους Χώρους Υγειονομικής Ταφής Αποβλήτων και τους Βιολογικούς Καθαρισμούς (αέριο που συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου) συλλέγεται και δεν επιστρέφει πίσω στην ατμόσφαιρα. 33

43 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Β) Διείσδυση στην Αγορά O αριθμός οχημάτων που κινούνται με βιοαέριο είναι μικρός, μόνο μερικές χιλιάδες οχήματα να τροφοδοτούνται με βιοαέριο παγκοσμίως Ηλεκτροκίνητα οχήματα με μπαταρίες Τα ηλεκτροκίνητα οχήματα, δεν εκπέμπουν ρύπους στην περιοχή χρήσης τους, είναι σχεδόν αθόρυβα και φθηνά στη χρήση και αγορά τους αντίστοιχα. Τα πρώτα ηλεκτροκίνητα οχήματα παρήχθησαν κατά το 1830 και βρίσκονται σε χρήση με διάφορες μορφές. Σχήμα 3.4. Ηλεκτροκίνητο όχημα με μπαταρία. Πηγή: Τη δεκαετία του 1990 πολλοί κατασκευαστές εκτελούσαν προγράμματα παραγωγής ηλεκτροκίνητων οχημάτων και διέθεταν νέα μοντέλα οι εταιρείες. Τα σύγχρονα ηλεκτροκίνητα οχήματα έχουν μικρότερη αυτονομία και απόδοση συγκρινόμενα με οχήματα που χρησιμοποιούν βενζίνη ή πετρέλαιο κίνησης. Έτσι οι πωλήσεις τους έχουν μείνει σε σχετικά χαμηλά επίπεδα. Από το τέλος της δεκαετίας του 90 το μεγαλύτερο ενδιαφέρον και οι περισσότερες ερευνητικές επενδύσεις έχουν μεταφερθεί από τα αμιγώς ηλεκτροκίνητα οχήματα στα υβριδικά οχήματα, που συνδυάζουν ηλεκτροκινητήρες με κινητήρες εσωτερικής καύσης, ώστε να έχουν περισσότερη ισχύ και μεγαλύτερη 34

44 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ αυτονομία. Παρ όλα αυτά, τα οχήματα αυτού του είδους είναι κατάλληλα για ορισμένες εφαρμογές και έχουν σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη που καθιστούν τη χρήση τους σημαντική σε μερικές περιπτώσεις. Α) Ιδιότητες των Μπαταριών Οι πιο σημαντικές τεχνικές διαφορές μεταξύ των ηλεκτροκίνητων οχημάτων είναι στον τύπο των μπαταριών που χρησιμοποιούν. Ο ιδανικός τύπος μπαταρίας για ένα ηλεκτροκίνητο όχημα πρέπει να καλύπτει συγκεκριμένα κριτήρια απόδοσης: Υψηλή ειδική ενέργεια (η ενέργεια που αποθηκεύεται προς τη μάζα της μπαταρίας, εκφρασμένη σε kwh ) kg Υψηλή ενεργειακή πυκνότητα (η ενέργεια που αποθηκεύεται προς τον όγκο της μπαταρίας, εκφρασμένη σε kwh ) 3 m Υψηλή ειδική ισχύ (η μέγιστη παρεχόμενη ισχύ, εκφρασμένη σε Μεγάλη διάρκεια ζωής W ) kg (δηλ. πρέπει να μπορούν να φορτίζονται και να αποφορτίζονται πολλές φορές χωρίς σημαντική μείωση στην απόδοσή τους) Μικρό χρόνο επαναφόρτισης Δυνατότητα βαθύ κύκλου (δηλ. να μπορούν να αποφορτίζονται πλήρως τακτικά χωρίς να χάνουν τη λειτουργικότητα τους) Να λειτουργούν σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών Να είναι ασφαλείς Ανακυκλώσιμες Φθηνές 35

45 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Καμία μπαταρία δεν καλύπτει όλα τα παραπάνω κριτήρια, έτσι η επιλογή μπαταρίας για ένα ηλεκτροκίνητο όχημα περιλαμβάνει συμβιβασμούς. Οι πιο κοινοί τύποι μπαταριών για ηλεκτροκίνητα οχήματα είναι: Μπαταρίες οξέως μολύβδου. Χρησιμοποιήθηκαν στα πρώτα ηλεκτροκίνητα οχήματα 170 χρόνια πριν και είναι ακόμα ο πιο συνηθισμένος τύπος μπαταρίας που χρησιμοποιείται έως σήμερα. Είναι φθηνές, εύκολα ανακυκλώσιμες και στα περισσότερα οχήματα μπορούν να επαναφορτιστούν περίπου σε έξι ώρες. Οι περισσότερες μπαταρίες αυτού του τύπου περιέχουν νερό και πρέπει να βρίσκονται σε όρθια θέση για να μην έχουν διαρροές, υπάρχει όμως και τύπος με ζελέ που δεν χρειάζεται να τοποθετείται όρθιος. Σημαντικό μειονέκτημα είναι ότι έχουν χαμηλή ειδική ενέργεια και ενεργειακή πυκνότητα, για αυτό είναι μεγάλες, βαριές και παρέχουν περιορισμένη αυτονομία. Οι μπαταρίες οξέως μολύβδου δεν πρέπει να αποφορτίζονται περισσότερο από το 80% του «βάθους αποφόρτισης» αλλιώς μειώνεται ο χρόνος ζωής τους. Μπαταρίες νικελίου - καδμίου (Ni - Cd ή NiCad). Οι μπαταρίες νικελίου - καδμίου χρησιμοποιούνται εδώ και πολλά χρόνια. Έχουν υψηλότερη ειδική ενέργεια και πυκνότητα από τις μπαταρίες οξέως - μολύβδου. Οι μπαταρίες νικελίου - καδμίου έχουν και αυτές μεγάλο κύκλο ζωής και μπορούν να αποφορτιστούν μέχρι και 100% του «βάθους αποφόρτισης» χωρίς αρνητικές συνέπειες. Οι μπαταρίες νικελίου - καδμίου είναι ανακυκλώσιμες, το κάδμιο όμως είναι ένα βαρύ μέταλλο και έχει τη δυνατότητα να μολύνει τους χώρους απόθεσης, έτσι οδήγησαν την Ευρωπαϊκή Ένωση στην έκδοση μίας οδηγίας με την οποία απαγορεύει τη χρήση μπαταριών νικελίου - καδμίου σε νέα ηλεκτροκίνητο όχημα από το τέλος του Οι μπαταρίες νικελίου - καδμίου είναι ακριβές και κοστίζουν περίπου 200 / μήνα. Μπαταρίες νικελίου - μεταλλικών υδριδίων (Ni - MH). Έχουν ειδική ενέργεια, περίπου 90 Wh gr υψηλή και πολύ μεγάλο κύκλο ζωής. Είναι ανακυκλώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον αφού η άνοδος τους κατασκευάζεται από κράμα μη βαρέων μετάλλων και έτσι δεν αποτελούν κίνδυνο μόλυνσης των εδαφών και των υπόγειων υδάτων. Οι μπαταρίες αυτές δεν χρησιμοποιούνται στις μέρες μας για λόγους ασφάλειας, γιατί λειτουργούν στους 300 ο C και το νάτριο εκρήγνυται σε επαφή με το νερό. 36

46 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Wh kg Μπαταρίες ιόντων λίθου. Έχουν υψηλή ειδική ενέργεια, περίπου 150 και μεγάλο κύκλο ζωής. Έχουν κατασκευαστεί πολλά πρωτότυπα ηλεκτροκίνητων οχημάτων με χρήση τέτοιου είδους μπαταριών. Οι μπαταρίες λίθου έχουν μεγάλο κόστος για χρήση σε οχήματα παραγωγής και για αυτό δεν αναμένεται να σχεδιαστεί κανένα μοντέλο ηλεκτροκίνητου οχήματος. Β) Περιβαλλοντική Απόδοση Τα ηλεκτροκίνητα οχήματα δεν εκπέμπουν κανένα ρύπο και θεωρούνται ιδανικά για πυκνοκατοικημένες αστικές περιοχές όπου ο μολυσμένος αέρας συχνά προξενεί προβλήματα υγείας. Για μικρά ηλεκτροκίνητα αυτοκίνητα ή φορτηγά, οι σχετικές εκπομπές ανέρχονται gco σε περίπου km Οι μπαταρίες μπορεί να έχουν σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις λόγω της ενέργειας που απαιτείται για την κατασκευή τους αλλά και λόγω της πιθανής μόλυνσης που προκαλούν στο έδαφος και τα υπόγεια νερά όταν αποσύρονται. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μπαταρίες για ηλεκτροκίνητο όχημα (οξέως μολύβδου και νικελίουμεταλλικών υδριδίων) είναι ανακυκλώσιμες όπως υποχρεώνει η Οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης για το Τέλος της Ζωής των Οχημάτων (2000/53/EC). Γ) Οικονομική Απόδοση Η οικονομική απόδοση των ηλεκτροκίνητων οχημάτων χαρακτηρίζονται από υψηλό αρχικό κόστος και χαμηλότερο κόστος λειτουργίας στη φόρτιση των μπαταριών και στο φόρο αγοράς και τέλη κυκλοφορίας. Υπάρχει μια αβεβαιότητα σε σχέση με τον χρόνο ζωής των μπαταριών καθώς η αντικατάστασή τους κοστίζει αρκετά, έχουν όμως μεγάλο χρόνο ζωής που αντιστοιχεί περίπου όσο και ο χρόνος ζωής του ίδιου του οχήματος. Είναι γενικά αποδεκτό ότι για το κοντινό μέλλον, τα ηλεκτροκίνητα οχήματα θα είναι κατάλληλα μόνο για εξειδικευμένες χρήσεις. 37

47 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Οχήματα κυψελών καυσίμου Η κυψέλη καυσίμου είναι μια ηλεκτροχημική συσκευή που ενώνει το υδρογόνο και το οξυγόνο παράγοντας νερό, θερμότητα και ηλεκτρισμό. Η κυψέλη καυσίμου είναι υποσχόμενη τεχνολογία που αναμένεται να προσφέρει καθαρή και αποδοτική πηγή ισχύος για πολλές εφαρμογές συμπεριλαμβανομένων των μεταφορών. Σχεδόν όλοι οι κατασκευαστές οχημάτων συμμετέχουν σε ερευνητικά προγράμματα με κυψέλες καυσίμου και οι περισσότεροι πιστεύουν ότι τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου δε θα έχουν ευρεία χρήση μέχρι το Α) Τρόπος λειτουργίας μιας Κυψέλης Καυσίμου Μια κυψέλη καυσίμου αποτελείται από μία άνοδο και μια κάθοδο που έχουν ένα ηλεκτρολύτη ανάμεσα τους. Ο ηλεκτρολύτης έχει την ασυνήθιστη ιδιότητα να επιτρέπει στα θετικά φορτισμένα ιόντα να περνούν ενώ δεν συμβαίνει το ίδιο για ουδέτερα μόρια και αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Η άνοδος της κυψέλης καυσίμου τροφοδοτείται με μόρια υδρογόνου, όπου ένας καταλύτης, συνήθως πλατίνα, χωρίζει κάθε μόριο σε δύο θετικά ιόντα (H + ) και δύο ηλεκτρόνια. Τα θετικά ιόντα περνούν ελεύθερα από τον ηλεκτρολύτη για να ενωθούν με τα μόρια του οξυγόνου στην κάθοδο και τα ηλεκτρόνια παραμένουν μπλοκαρισμένα. Τα ηλεκτρόνια τρέχουν διαμέσου ενός εξωτερικού κυκλώματος από την άνοδο στην κάθοδο και ενώνονται και πάλι με τα ιόντα του υδρογόνου και τα μόρια του οξυγόνου για το σχηματισμό νερού. Η κίνηση αυτή των ηλεκτρονίων μέσω του εξωτερικού κυκλώματος δίνει συνεχές ρεύμα, που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του ηλεκτροκινητήρα του οχήματος με κυψέλες καυσίμου. Κάθε κυψέλη καυσίμου παράγει περίπου 0,7 Volt και μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους σε συστοιχίες μέχρι την επιθυμητή τάση. Οι κυψέλες καυσίμου χρειάζονται συνεχή τροφοδοσία με υδρογόνο όταν λειτουργούν. Το οξυγόνο που απαιτείται για την αντίδραση προέρχεται από τον αέρα. 38

48 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Β) Τύποι Κυψελών Καυσίμου Υπάρχουν διάφοροι τύποι κυψέλων καυσίμου, που ξεχωρίζουν κυρίως από τη σύνθεση του ηλεκτρολύτη τους. Η κυψέλη με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων είναι η πιο κατάλληλη για εφαρμογές οδικών μεταφορών εξαιτίας: της υψηλής της ενεργειακής πυκνότητας, της σχετικά χαμηλής θερμοκρασίας λειτουργίας και του μικρού χρόνου προθέρμανσης. Γ) Επιλογές Τροφοδοσίας με Καύσιμο Υπάρχουν διάφορες επιλογές για την αποθήκευση του υδρογόνου πάνω στο όχημα. Η μια επιλογή είναι να τροφοδοτείται το όχημα με κυψέλες καυσίμου με υγρό καύσιμο που περιέχει μεγάλο ποσοστό υδρογόνου, για παράδειγμα μεθανόλη ή υδρογονάνθρακας παρόμοιος με την βενζίνη. Τα υγρά καύσιμα είναι ευκολότερα στη διανομή και τη μεταφορά τους καθώς είναι ενεργειακά πυκνά. Δεν χρειάζονται συμπίεση γιατί η υπάρχουσα υποδομή ανεφοδιασμού των οχημάτων (δεξαμενές, σταθμοί ανεφοδιασμού κλπ.) είναι σχεδιασμένη για υγρά καύσιμα. Η αποθήκευση πάνω στο όχημα, είναι επίσης ευκολότερη για τα υγρά καύσιμα, αφού τα οχήματα δεν απαιτούν ντεπόζιτα υψηλής πίεσης και η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα επιτρέπει μεγάλη αυτονομία. Οι κυψέλες καυσίμου, πρέπει να τροφοδοτούνται με καθαρό αέριο υδρογόνο, άρα εάν χρησιμοποιείται υγρό καύσιμο τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου πρέπει να διαθέτουν αναμορφωτές για να βγάζουν το υδρογόνο από το υγρό. Οι αναμορφωτές προσθέτουν βάρος και κόστος στο όχημα εκπέμπουν άλλης κατηγορίας αέριους ρύπους από τα αέρια παραπροϊόντα που σχηματίζονται. Η χρήση υγρών καυσίμων ακυρώνει την πιθανότητα να προκύψει μια αμιγής «οικονομία υδρογόνου» χρησιμοποιώντας υδρογόνο που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές. Για τους λόγους αυτούς είναι πιο πιθανό τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου να ανεφοδιάζονται με υδρογόνο, το οποίο θα αποθηκεύεται πάνω στο όχημα σε μορφή αερίου με πολύ υψηλή πίεση. 39

49 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Δ) Περιβαλλοντική Απόδοση Τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου που τροφοδοτούνται με υδρογόνο δεν παράγουν ρύπους, εκτός από ατμό και έτσι παρουσιάζουν μεγάλο περιβαλλοντικό όφελος. Αρχικά το περισσότερο υδρογόνο θα παράγεται από φυσικό αέριο μέσω μιας διεργασίας που παράγει και διοξείδιο του άνθρακα. Εξαιτίας της υψηλής απόδοσης των κυψελών καυσίμου προκύπτει σημαντική μείωση των συνολικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Μακροπρόθεσμα, το υδρογόνο μπορεί να παράγεται από ηλεκτρόλυση χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές και να διανέμεται μέσω αγωγών ώστε να εφοδιάζει κυψέλες καυσίμου για οχήματα και οικιακή χρήση. Αυτό θα σηματοδοτήσει την «οικονομίας υδρογόνου» μαζί με την υπόσχεσή της για ενέργεια με πρακτικά μηδενικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Ε) Οικονομική Βιωσιμότητα Η οικονομική βιωσιμότητα οχημάτων με κυψέλες καυσίμου εξαρτάται πολύ από την μείωση του κόστους παραγωγής των κυψέλων καυσίμου και από την ανάπτυξη εμπορικά βιώσιμης υποδομής ανεφοδιασμού Κινητήρες εσωτερικής καύσης με Υδρογόνο Το υδρογόνο (H 2 ) καίγεται σε μηχανές εσωτερικής καύσης, αντίστοιχες με αυτές των βενζινοκινητήρων, οι οποίες όμως δεν παράγουν σχεδόν καθόλου αέριους ρύπους (εκτός από ελάχιστες ποσότητες που προκύπτουν από τα λιπαντικά). Οι Μηχανές Εσωτερικής Καύσης υδρογόνου παρουσιάζουν κάποια από τα πλεονεκτήματα των Οχημάτων με Κυψέλες Καυσίμου με διαφορά στη τεχνολογία που είναι ήδη πιστοποιημένη και περισσότερο αποδεκτή από τους καταναλωτές. Οι Μηχανές Εσωτερικής Καύσης υδρογόνου θα βοηθήσουν να καλυφθεί το κενό μέχρι το απώτερο μέλλον, που θα εισαχθούν τα Οχήματα με Κυψέλες Καυσίμου, δημιουργώντας ζήτηση για καύσιμο με υδρογόνο και οδηγώντας στην ανάπτυξη υποδομής για ανεφοδιασμό. Στο απώτερο μέλλον αναμένεται να επικρατήσουν τα Οχήματα με Κυψέλες Καυσίμου, κυρίως γιατί είναι πολύ πιο αποδοτικά. 40

50 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Συμπερασματικά λοιπόν, προβλέπεται ότι μακροπρόθεσμα το υδρογόνο θα αποτελεί τον βασικό φορέα ενέργειας, τόσο στις μεταφορές όσο και στην ηλεκτροπαραγωγή, σε συνδυασμό με τη χρήση κυψελών καυσίμου. Αρχικά θα παράγεται από αναμόρφωση συμβατικών καυσίμων και αργότερα από ηλεκτρόλυση, με ηλεκτρική ενέργεια παραγόμενη από τεχνολογίες εκμετάλλευσης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Εικόνα 3.5. Αυτοκίνητο που λειτουργεί με υδρογόνο. Πηγή: 41

51 ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ 4 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ 4.1 Γενικά Καταλύτης είναι η ουσία που με την παρουσία του διευκολύνει μία χημική αντίδραση, χωρίς να λαμβάνει μέρος στη συγκεκριμένη αντίδραση. Για τα οχήματα χημική αντίδραση είναι η ένωση του οξυγόνου με τα προϊόντα της ατελούς καύσης που γίνεται στο θάλαμο καύσης της μηχανής του αυτοκινήτου. Ο καταλύτης ως εξάρτημα του αυτοκινήτου, έχει διαστάσεις λίγο μεγαλύτερες από ένα σιλανσιέ εξάτμισης και τοποθετείται στο σύστημα εξαγωγής των καυσαερίων (εξάτμιση) και αφαιρεί κατά ένα μεγάλο ποσοστό τις βλαβερές ουσίες για τον άνθρωπο που υπάρχουν στα καυσαέρια του αυτοκινήτου. Μέσα στον καταλύτη υπάρχει ένα πορώδες κεραμικό υλικό με πολύ μεγάλη επιφάνεια από την οποία περνάνε τα καυσαέρια και ενώνονται με το οξυγόνο. Σχήμα 4.1. Κεραμικός πυρήνας ή μεταλλικά ελάσματα που μετατρέπουν τα καυσαέρια σε λιγότερο επικίνδυνα αέρια για το περιβάλλον και για την ανθρώπινη υγεία. Πηγή: 42

52 ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ 4 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Μια βενζινομηχανή παράγει βλαβερά στοιχεία μολύνσεως περιβάλλοντος, όπως οξείδιο του αζώτου (NO x ), μονοξείδιο του άνθρακος (CO) και υδρογονάνθρακες (CH). Με την βοήθεια ενός καταλυτικού μετατροπέα οι ουσίες αυτές μπορούν να μετατραπούν σε αβλαβείς εκπομπές αζώτου (Ν 2 ), διοξειδίου του άνθρακος (CΟ 2 ) και υδρατμούς (Η 2 Ο). Οι σύγχρονοι τριοδικοί καταλυτικοί μετατροπείς εμπεριέχουν ένα φορέα καταλύτη, αναφερόμενο ως μονόλιθο. Ο στρόγγυλος μονόλιθος είναι κατασκευασμένος από κεραμικό υλικό. Έχει πολύπλοκη δομή μιας μικρής «κυψέλης» σαν διαύλους που τον διατρέχουν κατά μήκος, προς την διεύθυνση της ροής των αερίων. Ο υπενδεδυμένος κεραμικός μονόλιθος τότε εφαρμόζεται σε θήκη ανοξείδωτου ατσαλιού όπου στερεώνεται, δε προστατεύεται όμως από έναν διαστελλόμενο τάπητα. Ο όρος «τριοδικός καταλύτης» σημαίνει ότι ο καταλυτικός μετατροπέας, όπως αυτόν που περιγράφθηκε πιο πάνω, θα ενεργήσει ώστε τα τρία προαναφερθέντα στοιχεία μολύνσεως του περιβάλλοντος να γίνουν αβλαβή. Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), δημιουργείται από διοξείδιο του άνθρακα (CΟ 2 ), οι υδρογονάνθρακες (CH) γίνονται υδρατμοί (Η 2 Ο). Τα οξείδια του αζώτου (ΝΟ x ), δημιουργούνται από άζωτο (Ν 2 ). Σχήμα 4.2. Χαρακτηριστικά καταλύτη. Πηγή: Ο αισθητήρας Λάμδα, ο οποίος τοποθετείται μπροστά από τον μετατροπέα στο σύστημα εξατμίσεως καταγράφει συνεχώς το περιεχόμενο οξυγόνο στον αέρα της εξατμίσεως. Έτσι καθιστάτε πιο δυνατή η ρύθμιση της αναλογίας καυσίμου και αέρος που ελέγχει την μετατροπή. Για την εξασφάλιση της σωστής λειτουργίας ενός 43

53 ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ 4 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ καταλυτικού μετατροπέα, είναι θεμελιώδες να χρησιμοποιείται μόνον αμόλυβδο καύσιμο. 4.2 Κεραμικός Μονόλιθος Ο κεραμικός μονόλιθος είναι το πιο βασικό συστατικό του καταλύτη, ο κανονικός κεραμικός μονόλιθος είναι στρόγγυλος και έχει μέσο όρο εξήντα δίαυλους ανά τετραγωνικό εκατοστό. Εξήντα «κυψέλες» σαν δίαυλοι ανά τετραγωνικό εκατοστό οι οποίες ακολουθούν τη ροή του αέρα κατά μήκος. Το πάχος των τοιχωμάτων μεταξύ αυτών των διαύλων είναι περίπου 0,3 mm. Α) Επένδυση Σχήμα 4.3. Χαρακτηριστικά κεραμικού μονόλιθου. Πηγή: Η επένδυση εφαρμόζεται στο νέο κεραμικό υπόστρωμα σαν φορέας για τον καταλύτη του πολυτίμου μετάλλου. Ως αποτέλεσμα αυξάνεται η ήδη μεγάλη επιφάνεια του σώματος πολλαπλά, έτσι παρέχεται μία μεγάλη περιοχή για την καταλυτική επίστρωση (που συγκρίνεται μόνο με την έκταση ενός ποδοσφαιρικού γηπέδου). Ένας διαστελλόμενος τάπητας χρησιμοποιείται για να εφαρμόσει το κεραμικό υπόστρωμα. Ο τάπητας είναι κατασκευασμένος από κεραμικές ίνες και ρητίνη, είναι 44

54 ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ 4 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ σχεδιασμένος έτσι ώστε να διαστέλλεται σε θερμοκρασία 300 o C, και να προστατεύει το υπόστρωμα από μηχανική ξαφνική δόνηση, επίσης ενεργεί ως προστατευτική ασπίδα μεταξύ του υποστρώματος και του ανοξείδωτου ατσάλινου κελύφους. Το κέλυφος του καταλυτικού μετατροπέα είναι όμοιο σε μορφή προς αυτό του σιλανσιέ σε ένα σύστημα εξατμίσεως. Αποτελείται από δύο ημικελύφη ανοξείδωτου ατσαλιού τα οποία έχουν συγκολληθεί υπό συνθήκες ελεγχόμενες με λεπτομερή ακρίβεια. Το εξάρτημα αυτό μπορεί πολύ εύκολα να ενσωματωθεί στο κανονικό σύστημα εξατμίσεως. 4.3 Χαρακτηριστικά μέρη ενός καταλύτη 1. Εσωτερικό περίβλημα 5. Εξωτερική συγκόλληση σώματος 2. Ανοξείδωτη πυρίμαχη συγκόλληση 6. Εσωτερική ραφή σώματος 3. Σωλήνας εισόδου καυσαερίων 7. Είσοδος οξυγόνου 4. Κεραμική κυψέλη (κεραμικός μονόλιθος) 8. Εξωτερικό περίβλημα Σχήμα 4.4. Χαρακτηριστικά μέρη ενός καταλύτη. Πηγή: Καταλυτικό όχημα Σε ένα καταλυτικό όχημα θα πρέπει: Να γίνεται έλεγχος τακτικά τα συστήματα ανάφλεξης και τροφοδοσίας όπως επίσης και τα καυσαέρια ενός καταλυτικού αυτοκινήτου. 45

55 ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ 4 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Να χρησιμοποιούνται συνθετικά λιπαντικά στην λίπανση του κινητήρα. Να γίνεται τακτικός οπτικός έλεγχος στο σύστημα εξαγωγής των καυσαερίων και στον καταλύτη ιδιαίτερα, για τυχόν διαρροές ή κτυπήματά του. Μετά από ένα μεγάλο ταξίδι με το καταλυτικό όχημα ότι η θερμοκρασία του καταλύτη έχει ξεπεράσει τους 800 o C και γι αυτό καλό είναι το όχημα να δουλέψει για λίγο κανονικά και σε πολύ αργό ρυθμός ώστε να επανέλθει στην κανονική του θερμοκρασία. Ενώ δε θα πρέπει: χαλασμένος. Να χρησιμοποιείται στο όχημα βενζίνη με μόλυβδο. Να είναι πατημένο το γκάζι ενώ είναι σε λειτουργία ο κινητήρας. Να λειτουργεί το όχημα ενώ ο καταλυτικός κινητήρας του είναι Να επαναλαμβάνεται ο έλεγχος που γίνεται για το αν λειτουργούν όλοι οι κύλινδροι πάνω από 2-3 φορές. Να γίνεται εκκίνηση του οχήματος σπρώχνοντας. Σχήμα 4.5. Χημική αντίδραση. Πηγή: 46

56 ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 5 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 5.1 Γενικά Η ανακύκλωση οχημάτων γίνεται κυρίως για τη διατήρηση της καθαριότητας στη πόλη και την αξιοποίηση του αυτοκινήτου στη παραγωγή άλλων προϊόντων. Το αυτοκίνητο μπορεί να αποσυρθεί από τη κυκλοφορία όποτε θελήσει ο ιδιοκτήτης του. Μπορεί ακόμα και μην αποσυρθεί ποτέ, με την προϋπόθεση ότι ο ιδιοκτήτης του οχήματος συνεχίσει να πληρώνει τα τέλη κυκλοφορίας και την ασφάλεια και να το περνάει από τεχνικό έλεγχο - ΚΤΕΟ. Απόσυρση οχημάτων μπορεί να γίνει σε οποιοδήποτε από τα εγκεκριμένα κέντρα Εναλλακτικής Διαχείρισης που φέρουν τη πινακίδα έχοντας απλώς μαζί την άδεια κυκλοφορίας του αυτοκινήτου και τη ταυτότητα. Εκεί θα εκδοθεί το πιστοποιητικό καταστροφής με το οποίο θα από ταξινομηθεί οριστικά το αυτοκίνητό (παράδοση πινακίδων). Η παράδοση του οχήματος γίνεται δωρεάν εφόσον αυτό είναι ακέραιο και αυτούσιο. Εικόνα 5.1. Ανακύκλωση οχημάτων. Πηγή: 47

57 ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 5 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5.2 Νομικό Πλαίσιο ανακύκλωσης οχημάτων Προεδρικό Διάταγμα 116(ΦΕΚ81Α/ ): Καθορίζει το νομικό πλαίσιο για τη διαχείριση των οχημάτων. Θεσπίζει τα μέτρα, τους όρους και τα προγράμματα για την εναλλακτική διαχείριση, χρησιμοποιούμενων ανταλλακτικών τους και των απενεργοποιημένων καταλυτικών μετατροπέων, σε συμμόρφωση με τις διατάξεις της οδηγίας 2000/53/ΕΚ. Τα άρθρα του προεδρικού διατάγματος στοχεύουν στην κατά προτεραιότητα πρόληψη δημιουργίας αποβλήτων από τα οχήματα. Επιπρόσθετα επιδιώκουν την επαναχρησιμοποίηση, την ανακύκλωση και τις άλλες μορφές αξιοποίησης οχημάτων στο τέλος του κύκλου ζωής τους και των κατασκευαστικών τους στοιχείων. Παράλληλα στοχεύουν στη μείωση της ποσότητας των προς διάθεση αποβλήτων. Η έννοια της εναλλακτικής διαχείρισης και ο κεντρικός άξονας της νομοθεσίας, ορίζεται από το ίδιο το ΠΔ ως εξής: «Εναλλακτική Διαχείριση» αποτελούν οι εργασίες συλλογής, παραλαβής, μεταφοράς, προσωρινής αποθήκευσης, επαναχρησιμοποίησης και αξιοποίησης των οχημάτων στο τέλος κύκλου ζωής ή των μεταχειρισμένων ανταλλακτικών και απενεργοποιημένων καταλυτικών μετατροπέων ώστε μετά την επαναχρησιμοποίηση ή επεξεργασία τους αντίστοιχα να επιστρέφουν στο ρεύμα της αγοράς. Η νομοθεσία αφορά όλα τα οχήματα, συμπεριλαμβανομένων των κατασκευαστικών τους στοιχείων, εφόσον αυτό είναι οικονομικά και τεχνικά εφικτό. Αυτό ισχύει ανεξάρτητα από τον τρόπο με τον οποίο ένα όχημα κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής του συντηρείται ή επισκευάζεται και κατά πόσο είναι εξοπλισμένο με κατασκευαστικά στοιχεία που παρέχει ο κατασκευαστής ή με άλλα. Σύμφωνα με τη νέα νομοθεσία, οι παραγωγοί των οχημάτων υποχρεώνονται να οργανώνουν ή να συμμετέχουν σε ατομικά ή συλλογικά συστήματα εναλλακτικής διαχείρισης οχημάτων και να προωθούν τη πλέον ενδεδειγμένη μέθοδο εναλλακτικής διαχείρισης. Με την οργάνωση συστημάτων συλλογής, μεταφοράς, προσωρινής αποθήκευσης και αξιοποίησης των οχημάτων και αποβλήτων που συνίστανται σε μεταχειρισμένα εξαρτήματα. 48

58 ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 5 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Τα συστήματα αυτά πρέπει να αποβλέπουν: Στην επαναχρησιμοποίηση, αξιοποίηση και ανακύκλωση των οχημάτων με χρήση καθαρών τεχνολογιών. Στη προστασία περιβάλλοντος, ασφάλειας και υγιεινής του καταναλωτή, προστασία των δικαιωμάτων του βιομηχανικού και εμπορικού απορρήτου, αποφυγή δημιουργίας εμποδίων και στρεβλώσεων στον ανταγωνισμό για τα εισαγόμενα προϊόντα. 5.3 Η ανακύκλωση των οχημάτων στην Ευρωπαϊκή Ένωση Στην Ελλάδα δεν γίνεται συστηματική διαχείριση των οχημάτων. Η ανακύκλωση άρχισε να μελετάτε από τον οργανισμό ΣΕΑΑ, το 2002, και τέθηκε ως στόχο του να εκμεταλλευτεί στο μεγαλύτερο δυνατό βαθμό την Ευρωπαϊκή εμπειρία στο σχεδιασμό ενός συστήματος ανακύκλωσης αυτοκινήτων. Οι δύο είναι οι πρακτικές που σε παν-ευρωπαϊκή κλίμακα χαίρουν εκτίμησης ως οι προτιμότερες τεχνικές για τον σχεδιασμό και λειτουργία συστημάτων ανακύκλωσης ή εναλλακτικής διαχείρισης οχημάτων, δηλαδή συστημάτων όπου η παραλαβή των οχημάτων γίνεται δωρεάν: Η μεγιστοποίηση της αξιοποίησης των οχημάτων. Η ελαχιστοποίηση του κόστους επεξεργασίας. Τα καλύτερα παραδείγματα εφαρμογής για το σχεδιασμό και λειτουργία συστημάτων ανακύκλωσης ή εναλλακτικής διαχείρισης οχημάτων είναι η Ισπανία και η Γαλλία. Και στις δύο χώρες τα συστήματα αυτών υπόσχονται για το μέλλον ότι μπορούν να λειτουργήσουν στα πλαίσια της ελεύθερης αγοράς με βάση τη νομοθεσία, χωρίς να απαιτούν εξωτερική χρηματοδότηση από κανένα κρατικό ή ιδιωτικό φορέα. Τα υλικά ενός οχήματος έχουν μεγάλη αξία και ως μεταχειρισμένα ανταλλακτικά. Συχνά μάλιστα η αξία των υλικών για τα μη μεταλλικά εξαρτήματα είναι σχεδόν μηδενική. Είναι προφανές ότι αν τεθεί ως στόχος η μεγιστοποίηση της αξιοποίησης των οχημάτων, αυτό οδηγεί στην ανάγκη μεγιστοποίησης της εξαγωγής ανταλλακτικών από το όχημα, αρκεί να υπάρχει ζήτηση για τα ανταλλακτικά αυτά και η τιμή πώλησης τους να υπερκαλύπτει το κόστος για την αποσυναρμολόγηση και τη διάθεσή τους. Στην Ισπανία, υπάρχει σήμερα αναπτυγμένος ένας ισχυρός κλάδος αποσυναρμολογητών που εξασφαλίζει ότι όλα τα οχήματα της χώρας αγοράζονται από 49

59 ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 5 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ τον τελευταίο ιδιοκτήτη ή παραλαμβάνονται δωρεάν. Ο κλάδος μάλιστα αυτός πραγματοποιεί και ικανοποιητικές εξαγωγές εκτός Ευρωπαϊκής Ένωσης. Στην Γαλλία η αγορά διαχωρίζεται σε δύο. Τα οχήματα με θετική αξία που στην πλειοψηφία τους είναι μικρής ηλικίας οχήματα που έχουν χαρακτηριστεί ως ολικές απώλειες μετά από ατύχημα και έχουν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τα ανταλλακτικά που περιέχουν, αγοράζονται από τους αποσυναρμολογειτές στα πλαίσια της ελεύθερης αγοράς. Εικόνα 5.2. Απόσυρση οχημάτων. Πηγή: Τα οχήματα που δεν έχουν καμιά οικονομική αξία παραλαμβάνονται από τον τελευταίο ιδιοκτήτη δωρεάν από τους τεμαχιστές. Στην Γαλλία υπάρχουν σαράντα εγκαταστάσεις τεμαχισμού, οι οποίες ανήκουν σε αυτόνομες επιχειρήσεις και οι οποίες διαθέτουν εκτεταμένο δίκτυο σημείων παραλαβής. Ο τρόπος αυτός προσφέρει το σημαντικό πλεονέκτημα ότι απλουστεύει την εφοδιαστική αλυσίδα, αποκλείοντας τους ενδιάμεσους φορείς και ελαχιστοποιεί τα έξοδα και διαχείρισης των οχημάτων. Με τον τρόπο αυτό αυτοκίνητα που δεν είχαν θετική αξία στα χέρια των αποσυναρμολογητών, ξαναποκτούν θετική αξία όταν τα διαχειρίζονται απευθείας οι τεμαχιστές. Ως εκ τούτου το σύστημα παραμένει αυτοχρηματοδοτούμενο και δεν έχει ανάγκη εξωτερικής χρηματοδότησης. 50

60 ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 5 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Για τους λόγους αυτούς τόσο ο Οργανισμός Διαχείρισης Οχημάτων Ελλάδας όσο και οι κατασκευαστές που υποστηρίζουν την προσπάθειά αυτή, έχουν θέσει ως έναν από τους βασικούς στόχους τη δημιουργία ενός αυτοχρηματοδοτούμενου συστήματος εναλλακτικής διαχείρισης οχημάτων. Στην προσπάθεια αυτή η εμπειρία των παραπάνω χωρών αποτελεί πολύτιμο οδηγό. Εικόνα 5.3. Περιβάλλον- Ενέργεια- Οικολογία. Πηγή: 51

61 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6.1 Γενικά Η δεκαετία που διανύουμε είναι μια περίοδος όπου η οικονομική άνεση των ανθρώπων δεν είναι πολύ καλή. Πόσο άλλο δεν θα μπορεί κανείς να σκεφτεί ότι θα πρέπει να αγοράσει ένα αμάξι με καύσιμο στο κινητήρα του πιο φιλικό ως προς το περιβάλλον ή να ξοδέψει λεφτά για να αλλάξει κινητήρα. Σε αυτό το κεφάλαιο θα μελετηθεί με απλούς τρόπους πως μπορεί «η οδήγηση να γίνεται οικολογική». Σχήμα 6.1. Οικονομική και οικολογική διάσταση. Πηγή: Με την προσεγμένη οδήγηση αναμένεται να παρατηρηθεί μείωση: της κατανάλωσης καύσιμου 52

62 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ θερμοκηπίου των εκπομπών ρύπων και των αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του των τροχαίων ατυχημάτων. Όταν η οδήγηση είναι πιο συνετή, θα έχει ως αποτέλεσμα τις μειωμένες στροφές του κινητήρα έτσι θα εξοικονομείται μέχρι και 15 % καυσίμου. 6.2 Βασικά σημεία στην προσεγμένη οδήγηση Η ταχύτητα θα πρέπει να μεταβάλλεται στις 2000 ως 2500 στροφές όπου είναι η πιο οικονομική «περιοχή» λειτουργίας του κινητήρα. Ο μεγάλος αριθμός στροφών και οι ψηλές ταχύτητες αυξάνουν υπερβολικά την κατανάλωση καυσίμου. Ο μικρός αριθμός στροφών του κινητήρα, εξοικονομεί μέχρι και 30 % του καυσίμου. Ως πρακτικός κανόνας προτείνεται η γρήγορη αλλαγή ταχύτητας πατώντας το γκάζι μεταξύ του 50 % και του 75 % του γκαζιού, έτσι ώστε να γίνεται αλλαγή: Τρίτη ταχύτητα μεταξύ των Τέταρτη ταχύτητα στα 50 Πέμπτη ταχύτητα στα 60 km h km h km h Τα βασικότερα σημεία στην προσεγμένη οδήγηση αναφέρονται πιο κάτω: Α) Σταθερή ταχύτητα οδήγησης Να αποφεύγονται τα άσκοπα φρεναρίσματα ή οι αλλαγές ταχυτήτων. Όταν ο οδηγός έχει σταθερή ταχύτητα στο δρόμο 60 km με πέμπτη ταχύτητα αντί για τρίτη, h αποφεύγοντας τα άσκοπα φρεναρίσματα και τις αλλαγές ταχυτήτων, εξοικονομείται καύσιμο από 15 % - 24 % ανάλογα με τον κυβισμό του αυτοκινήτου. Απότομο φρενάρισμα και απότομη επιτάχυνση προκαλούν κατανάλωση μεγάλης ποσότητας καυσίμου. Σε συνθήκες επιβαρημένης κυκλοφορίας στο οδικό δίκτυο θα πρέπει 53

63 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ και πάλι το όχημα να επιβραδύνει ομαλά. Απαιτείται 20 % περισσότερο καύσιμο για την επιτάχυνση απόσταση από ότι με 10 km h. Β) Επιβράδυνση ομαλά όταν χρειάζεται να κάνει στάση το όχημα Αν πρόκειται να γίνει υποχρεωτική στάση σε σηματοδότη ή σε διασταύρωση, δεν θα πρέπει να είναι πατημένο το γκάζι μέχρι τη τελευταία στιγμή. Αφήνοντας το αυτοκίνητο να κυλήσει με κάποια απόσταση χωρίς να είναι πατημένο το γκάζι και πατώντας απαλά το φρένο, τότε δεν υπάρχει κατανάλωση. Αν το γκάζι είναι πατημένο και φρενάρει απότομα ο οδηγός στα τελευταία μέτρα, καταναλώνετε πολύ περισσότερο καύσιμο και φθείρονται τα φρένα και τα ελαστικά. Γ) Στις στροφές θα πρέπει να γίνεται επιβράδυνση ομαλά, εάν είναι δυνατόν χωρίς τη χρήση φρένου. Η επιτάχυνση και το βίαιο φρενάρισμα πριν από κάθε στροφή, οδηγούν στην αύξηση κατανάλωσης καυσίμου είναι και επικίνδυνο. Πριν τη στροφή καλύτερα να μην είναι πατημένο το γκάζι, για να μην χρειαστεί το απότομο φρενάρισμα. Δ) Στην κατηφόρα, θα πρέπει να εκμεταλλεύεται ο οδηγός την ταχύτητα που αποκτά το όχημα χωρίς τη χρήση του γκαζιού, έχοντας τη μέγιστη δυνατή σχέση μετάδοσης. Με αυτόν τον τρόπο χρησιμοποιείται η κινητική ενέργεια που αποκτά το όχημα και κινείται στην κατηφόρα κάτι που εκμεταλλεύεται ο οδηγός και για περαιτέρω κινήσεις του οχήματος για κάποιο χρονικό διάστημα στον επίπεδο ή ανηφορικό δρόμο που ενδεχομένως ακολουθεί την κατηφόρα, χωρίς να απαιτείται νέα επιτάχυνση. Ε) Θα πρέπει ο οδηγός όταν οδηγεί να έχει τη μέγιστη μακρινή απόσταση από άλλα οχήματα. Με τον τρόπο αυτόν ο οδηγός έχει τη δυνατότητα να προβλέψει τις συνθήκες κυκλοφορίας γύρω του και να ενεργήσει κατάλληλα. Ελέγχεται από μακριά η ροή της 54

64 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ κυκλοφορίας και διατηρώντας την κατάλληλη απόσταση ασφαλείας από τα προπορευόμενα οχήματα, αποφεύγονται τα απότομα φρεναρίσματα και οι επιταχύνσεις. Μέσα στην πόλη, η επιθετική οδήγηση δεν εξασφαλίζει κανένα όφελος στην εξοικονόμηση ενέργειας. ΣΤ) Θα πρέπει να προβλέπεται η διαδρομή από την αρχή. Για τις καθημερινές μετακινήσεις, θα πρέπει να γίνεται η επιλογή της οικονομικότερης διαδρομής, για να αποφεύγονται οι άσκοπες περιπλανήσεις. Ζ) Θα πρέπει ο οδηγός να απενεργοποιεί τον κινητήρα σε σύντομες στάσεις (άνω του ενός λεπτού). Σε ένα φανάρι, όταν το όχημα είναι ακινητοποιημένο λόγω κυκλοφοριακού ή όταν περιμένει ο οδηγός κάποιον να επιβιβαστεί στο όχημα καλό είναι να απενεργοποιείται ο κινητήρας του οχήματος. Επίσης, στην εκκίνηση σε κινητήρα σύγχρονων οχημάτων κατασκευής μετά από το 1990 δεν θα πρέπει να είναι πατημένο το πετάλι του γκαζιού και να εκκινεί ο οδηγός αμέσως χωρίς ζέσταμα του κινητήρα. Η) Θα πρέπει να χρησιμοποιείται κλιματισμός στο όχημα μόνον όταν είναι απαραίτητο και να μην ρυθμίζεται κάτω από τους 23 o C. Στην πόλη το όχημα πηγαίνει πιο αργά σε ταχύτητα και καλό είναι να ανοίγουν τα παράθυρα. Για ταχύτητες πάνω των 50 κλιματισμός αντί τα παράθυρα. km h είναι πιο οικονομικό να χρησιμοποιείται ο Θ) Στο όχημα θα πρέπει να γίνεται σωστή και τακτική συντήρηση με βάση τις οδηγίες του κατασκευαστή και ιδιαιτέρως των ελαστικών. Η οδήγηση με πίεση ελαστικών μικρότερη κατά 0,3 bar σε σχέση με αυτή που συνιστά ο κατασκευαστής αυξάνει την κατανάλωση κατά 3 %. Θα πρέπει να γίνεται έλεγχος των ελαστικών τουλάχιστον μία φορά το μήνα. Η σωστή πίεση ελαστικών βελτιώνει την οικονομία καυσίμου και την οδική ασφάλεια. Πίεση μικρότερη κατά 25 % 55

65 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ σημαίνει περίπου 2 % περισσότερο καύσιμο. Δεν θα πρέπει να γίνεται η χρήση φαρδύτερων ελαστικών από αυτά που προτείνει ο κατασκευαστής, γιατί έτσι αυξάνεται η κατανάλωση. Ι) Να αποφεύγεται η μεταφορά περιττών φορτίων και η χρήση σχαρών οροφής Κάθε πρόσθετο εξάρτημα και βάρος που τοποθετείτε στο όχημά (ξεχασμένα αντικείμενα στο πορτ-μπαγκάζ, αεροτομές, σχάρες, μπαγκαζιέρες οροφής, πρόσθετες μεγάλες κεραίες κ.λπ.) προκαλεί αύξηση της ισχύος που απαιτείται από τον κινητήρα, αύξηση της αεροδυναμικής αντίστασης και συνεπώς αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου. Οδηγώντας με 120 km έχοντας τοποθετημένες αποσκευές στη σχάρα οροφής, η h κατανάλωση καυσίμου μπορεί να αυξηθεί μέχρι 39 %. Ακόμη, τα παράθυρα δε θα πρέπει να είναι άσκοπα ανοιχτά γιατί αυξάνει πολύ την αεροδυναμική αντίσταση του αυτοκινήτου και συνεπώς την κατανάλωση καυσίμου. Τέλος, η οδήγηση με ανοιχτή την ημιοροφή αυξάνει την κατανάλωση καυσίμου κατά 15 %. Σχήμα 6.2. Λιγότερες εκπομπές ρύπων. Πηγή: 56

66 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6.3 Τρόποι επίτευξης οικονομικής και οικολογικής οδήγησης Οι τρόποι επίτευξης οικονομικής και οικολογικής οδήγησης είναι: Ευαισθητοποίηση του κοινού. Διάδοση των πληροφοριών. Εκπαιδευτικά προγράμματα. Το βέλτιστο σενάριο περιλαμβάνει ένα συνδυασμό αυτών των δράσεων Ευαισθητοποίηση του κοινού Η ευαισθητοποίηση του κοινού μπορεί να εφαρμοστεί με διάφορους τρόπους μέσα από την πληροφόρηση ή από εφαρμογές ειδικευμένου λογισμικού (εικονικοί προσομοιωτές) μέχρι τη χρήση συσκευών μέτρησης κατανάλωσης εντός των αυτοκινήτων. Πιθανές δράσεις που μπορεί να εφαρμοστούν είναι: Γενική παρουσίαση γεγονότων και αποτελεσμάτων. Διανομή οδηγιών σε ομάδες ατόμων που προσεγγίζονται εύκολα, όπως κυβερνητικοί αξιωματούχοι και δημόσιοι υπάλληλοι οι οποίοι περνούν μεγάλο μέρος του χρόνου τους στο δρόμο. συναντήσεις. Παρουσίαση των κερδών από την οικονομική οδήγηση σε διάφορες Χρήση του εικονικού προσομοιωτή. Καταγραφή των καταναλώσεων καυσίμου μιας ομάδας ανθρώπων για ορισμένη περίοδο, εκπαίδευση αυτής της ομάδας και μέτρηση των αποτελεσμάτων. Γνωστοποίηση των αποτελεσμάτων στην ομάδα. Οργάνωση διαγωνισμού σε περιοδικό, όπου το έπαθλο θα είναι δωρεάν εκπαιδευτικά προγράμματα οδήγησης. 57

67 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Εγκατάσταση υπολογιστών ταξιδιού σε εταιρικά αυτοκίνητα, τα οποία μεταξύ άλλων θα δίνουν ενδείξεις στιγμιαίας κατανάλωσης καυσίμου Ενημέρωση και διάδοση πληροφοριών Οι δράσεις αυτές μπορούν να συμπεριλαμβάνουν την πληροφόρηση μέσα από φυλλάδια, ιστοσελίδες, συνεντεύξεις, δωρεάν δημοσιεύσεις, εκπομπές στη τηλεόραση και ραδιόφωνο καθώς και με τη χρήση ενδιάμεσων συνεργατών που μπορούν να μεταδώσουν αυτά τα μηνύματα. Πιθανές δράσεις που μπορεί να εφαρμοστούν είναι : Υποβολή άρθρων σε περιοδικά και εφημερίδες. Σύνταξη και διανομή φυλλαδίων με θέμα την οικονομική οδήγηση. Οι δήμοι ή άλλοι φορείς για παράδειγμα μπορούν να μοιράζουν τα φυλλάδια αυτά όταν οι πολίτες έρχονται για ανανέωση των αδειών οδήγησης (αυτό ισχύει), μπορεί να διανέμονται σε συνεργεία αυτοκινήτων κ.λπ. Δημιουργία αφισών και διανομή τους σε συναντήσεις και εκθέσεις. Συνδυασμός των πληροφοριών για την οικονομική οδήγηση με πληροφορίες, π.χ. σχετικά με τη χρήση δημόσιας συγκοινωνίας και ομαδικής χρήσης ΙΧ. Εξασφάλιση της διαθεσιμότητας συμβουλών, δεδομένων και αποτελεσμάτων της οικονομικής οδήγησης για πρόσωπα ή οργανισμούς που ενδιαφέρονται, π.χ. εισάγοντας τις πληροφορίες σε μία ιστοσελίδα. Έτσι θα υπάρχει άμεση πρόσβαση στις σχετικές πληροφορίες. Παροχή ενημέρωσης για την οικονομική οδήγηση σε σχολές οδηγών. Χρήση των διαθέσιμων υποδομών για τη διάδοση των συμβουλών, π.χ. σε κυβερνητικές ιστοσελίδες ή γραφεία πληροφόρησης του κοινού. 58

68 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Δημιουργία κατάλογου με τους διαθέσιμους εκπαιδευτές οικονομικής οδήγησης και δημοσιοποίησή του μέσα από ιστοσελίδες. Εμπλοκή γνωστών προσώπων (που θεωρούνται αξιόπιστα από το κοινό) σε εκπαιδευτικές δράσεις Εκπαιδευτικά προγράμματα Τα εκπαιδευτικά προγράμματα μπορεί να περιλαμβάνουν πραγματική εκπαίδευση στο δρόμο με στενή επίβλεψη ενός εκπαιδευτή μέχρι την ατομική χρήση παιχνιδιών σε υπολογιστή. Α) Εκπαιδευτικά προγράμματα στο δρόμο Ο πιο αποδοτικός τρόπος εκμάθησης της οικονομικής και οικολογική οδήγησης είναι η παρακολούθηση εκπαιδευτικού προγράμματος σε κανονικές συνθήκες κυκλοφορίας. Η διάρκεια ενός τέτοιου προγράμματος θα πρέπει να είναι μικρών χρονικών διαστημάτων για να είναι ευχάριστα ως προς το κοινό και να μην τους κουράζουν. Ένα τυπικό εκπαιδευτικό πρόγραμμα αποτελείται από την εκτέλεση μιας δοκιμαστικής διαδρομής πριν από μια θεωρητική εκπαιδευτική ενότητα κατά την οποία διδάσκονται οι αρχές της οικονομικής οδήγησης. Μετά από τη θεωρητική ενότητα θα πρέπει να πραγματοποιείται δεύτερη διαδρομή στην οποία ο οδηγός θα καλείται να εφαρμόσει τις αρχές της οικονομικής οδήγησης. Μετά και από αυτή τη δοκιμασία, τα αποτελέσματα θα αναλύονται και θα συγκρίνονται. Χαρακτηριστικά της εφαρμογής αυτής είναι: Θα κοστίζει πολλά χρήματα Λίγοι άνθρωποι θα επιθυμούν να κάνουν τις σχετικές επενδύσεις Θα απευθύνεται σε λίγους ανθρώπους λόγω της περιορισμένης δυνατότητας εκπαίδευσης πολλών οδηγών ταυτόχρονα Θα έχει άριστο αποτέλεσμα εκπαίδευσης 59

69 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Σε αρκετές χώρες υπάρχουν εκπαιδευτικά προγράμματα οικονομικής οδήγησης για την επιμόρφωση και διαπίστευση ειδικών εκπαιδευτών οικονομικής οδήγησης. Β) Εκπαιδευτικά προγράμματα σε προσομοιωτή Οι εκπαιδευτικοί προσομοιωτές προσφέρουν διάφορες επιλογές και προγράμματα για την εκπαίδευση στην οικονομική και οικολογική οδήγηση. Μερικοί από τους προσομοιωτές είναι φορητοί ενώ άλλοι όχι. Το πλεονέκτημα των φορητών προσομοιωτών είναι ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διάρκεια διαφόρων εκδηλώσεων όπου οι άνθρωποι θα έρχονται σε επαφή με τις αρχές της οικονομικής οδήγησης. Με αυτόν τον τρόπο σε κάποιους από αυτούς τους ανθρώπους που θα εκπαιδεύονται μπορεί να τους δημιουργηθεί η επιθυμία να παρακολουθήσουν εκπαιδευτικά προγράμματα στο δρόμο. Ακόμη οι διαχειριστές μεγάλων οχημάτων θα μπορούν να χρησιμοποιήσουν προσομοιωτές για την εκπαίδευση των οδηγών τους με λογικό κόστος. Το μεγάλο πλεονέκτημα των προσομοιωτών είναι ότι οι οδηγοί θα αντιμετωπίζουν σταθερές τυποποιημένες καταστάσεις και συνθήκες οδήγησης, κάτι που επιτρέπει εύκολη σύγκριση της κατανάλωσης καυσίμου και της οδικής συμπεριφοράς. Χαρακτηριστικά της εφαρμογής αυτής είναι: Δε θα κοστίζει πολλά χρήματα. Θα απευθύνεται σε μεγαλύτερο αριθμό ανθρώπων. Άτομα που δεν ενδιαφέρονται αρχικά μπορεί να ενδιαφερθούν στη συνέχεια. Μέτριο αποτέλεσμα της εκπαίδευσης. Γ) Εικονικά εκπαιδευτικά προγράμματα σε υπολογιστή Οι εφαρμογές σε υπολογιστή, είτε on-line ή εγκατεστημένες σε προσωπικό υπολογιστή χρησιμεύουν για τη δημιουργία της πρώτης εντύπωσης και ιδιαιτέρως κατάλληλες για ομάδες νεαρής ηλικίας. Με αυτόν τον τρόπο οι νέοι θα μπορούν να μαθαίνουν για την οικονομική οδήγηση πολύ πριν να φτάσουν σε ηλικία έκδοσης 60

70 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ διπλώματος οδήγησης. Τα παιχνίδια θα μπορούν να χρησιμεύσουν επίσης σαν εργαλεία διαμόρφωσης εικόνας για την οδήγηση και σαν τρόποι διασκέδασης. Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτών των προγραμμάτων είναι ότι μπορούν να απευθυνθούν σε μεγάλο αριθμό νέων και έμπειρων οδηγών. Χαρακτηριστικά της εφαρμογής αυτής είναι: Θα είναι λιγότερο ακριβό Θα είναι διαθέσιμο σε CD-ROM και στο διαδίκτυο Θα απευθύνεται σε πολύ μεγάλο αριθμό ανθρώπων Άτομα που δεν ενδιαφέρονται αρχικά μπορεί να ενδιαφερθούν στη συνέχεια Θα έχει απήχηση και σε νεότερους οδηγούς Χαμηλό αποτέλεσμα της εκπαίδευσης. Πιθανές δράσεις που μπορεί να εφαρμοστούν είναι: Όταν σε μια χώρα δεν υπάρχουν εκπαιδευτικά προγράμματα οικονομικής οδήγησης, μπορεί να γίνει χρήση ειδικών από άλλες χώρες οι οποίοι θα εκπαιδεύσουν τους τοπικούς εκπαιδευτές. Εκπαίδευση του προσωπικού μιας εταιρείας στην οικονομική εκπαίδευση (είτε στο δρόμο ή με προσομοιωτές) και δημοσίευση των αποτελεσμάτων σε κάποιο έντυπο της εταιρείας. Εκπαίδευση των δασκάλων οδήγησης στην οικονομική οδήγηση. Εκπαίδευση οδηγών λεωφορείων στην οικονομική οδήγηση (ακόμα και θέτοντας αντίστοιχο κριτήριο όταν προκηρύσσονται διαγωνισμοί για ανάληψη έργου τοπικών συγκοινωνιών από μια εταιρεία). 61

71 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6.4 Παρακολούθηση και αξιολόγηση των εκπομπών CΟ 2 (με βάση τα προγράμματα επιμόρφωσης της οδήγησης) Στη περίπτωση εφαρμογής των πιο πάνω επιμορφωτικών προγραμμάτων καλό είναι να υπάρχει παρακολούθηση των αποτελεσμάτων από τις δράσεις σχετικά με την οικονομική και οικολογική οδήγηση. Τα αποτελέσματα πρέπει να χρησιμοποιηθούν για να αποδειχθεί ότι η εφαρμογή της οικονομικής οδήγησης μπορεί πραγματικά να μειώσει τις εκπομπές CO 2. Α) Παρακολούθηση των άμεσων έργων Άμεσα έργα είναι τα εκπαιδευτικά προγράμματα οικονομικής και οικολογικής οδήγησης. Στην περίπτωση αυτή οι επιπτώσεις της συγκεκριμένης δράσης είναι γνωστές με ακρίβεια και μέσω μετρήσεων της κατανάλωσης καυσίμου και των χιλιομέτρων που διανύθηκαν μπορεί να υπολογιστεί η μείωση στις εκπομπές CO 2. Ο τύπος του αυτοκινήτου και ο τύπος των διαδρομών που καλείται να ακολουθήσει ο οδηγός θα πρέπει να διατηρούνται σταθερές. Κάποιες φορές είναι δύσκολο να υπολογιστεί η κατανάλωση καυσίμου για κάθε αυτοκίνητο ή φορτηγό γιατί το οδηγούν διαφορετικοί οδηγοί. Στην περίπτωση αυτή, πρέπει όλοι οι χρήστες να έχουν το ίδιο επίπεδο εκπαίδευσης και πληροφόρησης. Η κατανάλωση ανά χιλιόμετρο υπολογίζεται διαιρώντας την κατανάλωση καυσίμου με τα χιλιόμετρα που διανύθηκαν από τον κάθε οδηγό. Αυτό θα πρέπει να υπολογιστεί πριν και μετά την εκτέλεση της εκπαίδευσης στην οικονομική οδήγηση, κατά προτίμηση τρεις μήνες πριν και τρεις μετά. Η διαφορά στην κατανάλωση, πολλαπλασιαζόμενη με τα χιλιόμετρα που διανύθηκαν κατά τη διάρκεια του έργου δίνει τα λίτρα που εξοικονομήθηκαν. Πολλαπλασιαζόμενα με ένα συντελεστή εκπομπής CO 2, ανάλογα με τον τύπο του καυσίμου, δίνουν την ποσότητα κατά την οποία ελαττώθηκαν οι εκπομπές CO 2 εξαιτίας των δράσεων του έργου. 62

72 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Πίνακας 6.1. Συντελεστής εκπομπών CO 2 ανά τύπο καυσίμου. Πηγή: Συντελεστής εκπομπών CO 2 ανά τύπο καυσίμου Υγραέριο 1,6 Diesel 2,6 Βενζίνη 2,4 kg L kg L kg L Έμμεσα έργα είναι οι εκστρατείες πληροφόρησης. Στην περίπτωση αυτή οι ακριβείς επιπτώσεις της δράσης δεν θα είναι γνωστές, αλλά μπορούν να γίνουν υπολογισμοί βασισμένοι στις καλύτερες πιθανές υποθέσεις και παραδοχές εκτέλεσης του έργου. Μείωση εκπομπών CO2 ή ό ό Σχήμα 6.3. Οικολογική Οδήγηση. Πηγή: 63

73 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Συμμετοχή: Ο αριθμός των ατόμων που συμμετέχουν στη δράση πολλαπλασιασμένος με τη μέση τιμή των χιλιομέτρων που διανύουν ανά άτομο τον χρόνο. Από αυτό προκύπτει ο αριθμός των χιλιομέτρων που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της δράσης. Αποτελεσματικότητα: Η πραγματική αλλαγή στην συμπεριφορά ενός ατόμου που συμμετέχει σε ένα έργο ή κάποιας άλλης μορφής δράση. Η συμμετοχή πολλαπλασιασμένη με την αποτελεσματικότητα δίνει τον αριθμό των χιλιομέτρων για τα οποία επιτεύχθηκε αλλαγή συμπεριφοράς. Απόδοση: Ο ρυθμός μείωσης εκπομπών CΟ 2 προς την αλλαγή του τρόπου οδήγησης και την καταναλωτική συμπεριφορά των οδηγών. Οι πληροφορίες που χρειάζονται για τον υπολογισμό της μείωσης των εκπομπών CO 2 είναι: Αριθμός των ατόμων που παρακολούθησαν τη δράση Μέση τιμή των χιλιομέτρων που διήνυσαν Βαθμός αποτελεσματικότητας (σε % ) Εκπομπές CO 2 ανά λίτρο καυσίμου Βαθμός απόδοσης (σε % ) Κατανάλωση καυσίμου ανά χιλιόμετρο εκπομπών CO. Τύπος: βενζίνη, πετρέλαιο κίνησης, LPG και η αντίστοιχη ποσότητα Β) Επίπεδο Προγράμματος Η εφαρμογή τέτοιων προγραμμάτων σε συνδυασμό με τεχνικά μέτρα, συμβάλλουν στην επίτευξη των στόχων που έχουν τεθεί για τη μείωση των εκπομπών CO 2. 64

74 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΤΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ Σχήμα 6.4. Προτεινόμενα βήματα για την αξιολόγηση ενός προγράμματος οικονομικής οδήγησης. Πηγή: 65