Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 1

Transcript

1 Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 1

2 Για την χρήση του ακόλουθου υλικού: Ο σκοπός του PORTAL είναι η επιτάχυνση της εφαρµογής των ευρηµάτων των ερευνητικών έργων της ΕΕ στον τοµέα των τοπικών και περιφερειακών µεταφορών, µέσω της ανάπτυξης εκπαιδευτικών και επιµορφωτικών σεµιναρίων καθώς και διδακτικού υλικού. Οι ευεργετηθέντες του προγράµµατος είναι κυρίως τα ανώτερα εκπαιδευτικά ιδρύµατα. Λόγω του µεγέθους και (σε µερικές περιπτώσεις) του αριθµού των µεµονωµένων προγραµµάτων, δεν είναι δυνατό να δοθούν λεπτοµερείς εξηγήσεις για κάθε ένα από τα αποτελέσµατα και να συµπεριληφθεί στο έντυπο αυτό. Το ακόλουθο υλικό θα πρέπει να χρησιµεύσει ως πύλη (καθώς ορίζει και το όνοµα του προγράµµατος PORTAL) και να εξυπηρετήσει την πρόσβαση των καθηγητών στα µεµονωµένα προγράµµατα και τα αποτελέσµατά τους. Για το λόγο αυτό το παρών υλικό δεν είναι από την άποψη αυτή πλήρες. Εφόσον οι προσδοκίες των καθηγητών, όσον αφορά το παρόν υλικό, διαφοροποιούνται κατά πολύ από την «παροχή αποτελεσµάτων έρευνας της ΕΕ για ένα συγκεκριµένο θέµα» έως την «λεπτοµερή παροχή αποτελεσµάτων ενός συγκεκριµένου ερευνητικού προγράµµατος» -, έγινε προσπάθεια συµβιβασµού ώστε (λίγο πολύ) να ικανοποιηθούν οι προσδοκίες όλων των οµάδων χρηστών. Το ακόλουθο υλικό περιλαµβάνει αποτελέσµατα ευρωπαϊκών ερευνητικών προγραµµάτων και συµπληρωµατικά αποτελέσµατα από εθνικά ερευνητικά προγράµµατα. Το PORTAL ευχαριστεί του συµµετέχοντές και συνεργάτες των προγραµµάτων που αναφέρονται ακολούθως. Ο πλήρης κατάλογος των προγραµµάτων και συµπράξεων καθώς και της παρατιθέµενης βιβλιογραφίας δίδεται στο τέλος του τεύχους. Το παρόν υλικό µε τα αποτελέσµατα του προγράµµατος για τον θεµατικό τοµέα «Περιβάλλον, ενέργεια και µεταφορές» συντάχθηκε από τον Sergio Mitrovich (ENEA Ente per Le Nuove tecnologie, l Energia e l Ambiente) το 2001 και προσαρµόστηκε µετά από επεξεργασία µε τους συνεργαζόµενους καθηγητές το COST Action 319 MEET COMMUTE ARTEMIS Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 2

3 Πίνακας Περιεχοµένων 1. Εισαγωγή Ορισµός Στόχοι και δεξιότητες Προκλήσεις Σχέση µε Ευρωπαϊκές πολιτικές... 6 Ευρωπαϊκή πολιτική µεταφορών τι λέει για το περιβάλλον, την ενέργεια και τις µεταφορές;6 2. Περιεχόµενα Περιβαλλοντικές επιπτώσεις των µεταφορών... 9 Ρυπογόνες Ουσίες... 9 Μέθοδοι υπολογισµού κατανάλωσης ενέργειας και εµποµπής ρύπων Καταγραφή εκποµπής ρύπων οδικών µεταφορών Αξιολόγηση ρυπογόνων εκποµπών από οδικές µεταφορές Βασικές αρχές Μοντέλα εκποµπής οδικών µεταφορών Κατηγοριοποίηση οχηµάτων Σύνθεση Οδικής Κυκλοφορίας Εκποµπές θερµότητας Οι βασικές εξισώσεις σύµφωνα µε την µεθοδολογία ΜΕΕΤ Οι Συντελεστές εκποµπών θερµότητας για τα επιβατικά Ι.Χ. και τα ελαφρά φορτηγά Οι συντελεστές εκποµπών θερµότητας για τα βαριά οχήµατα (HDV) Μοτοποδήλατα και µηχανές Άλλες παράµετροι επίδρασης των εκποµπών θερµότητας Υπερβαίνουσες εκποµπές που σχετίζονται µε την εκκίνηση Ο Γενικός τύπος εκποµπών που υπερβαίνουν τα επιτρεπτά όρια κατά την εκκίνηση Άλλοι τύποι οχηµάτων Απώλειες εξάτµισης Εναλλακτιµά καύσιµα και µελλοντικές Τεχνολογίες Βελτιωµένα καύσιµα-του παρόντος και του άµεσου µέλλοντος Νέες κατηγορίες Οχηµάτων Οχήµατα νέων τεχνολογιών Εναλλακτικά καύσιµα Παραδείγµατα και Περιοχές Μελέτης Παράδειγµα εκτίµησης επιπλέον εκποµπών που παράγονται κατά την εκκίνηση Περαιτέρω πρακτικές εφαρµογές Βιβλιογραφία Γλωσσάριο Περιβάλλον, ενέργεια και µεταφορές Κοινοπραξίες προγραµµάτων...59 Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 3

4 1. Εισαγωγή 1.1 Ορισµός Ο θεµατικός τοµέας "Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές" αφορά τη σχέση µεταξύ των τοπικών και περιφερειακών αστικών µεταφορών, την κατανάλωση ενέργειας και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Οι οδικές µεταφορές είναι ο τοµέας που σχετίζεται άµεσα. Σύµφωνα µε αυτόν τον ορισµό, πρέπει να καλυφθούν τα ακόλουθα κυρίως θέµατα: Μεθοδολογίες υπολογισµού εκποµπής ρύπων και κατανάλωσης ενέργειας των οδικών µεταφορών Σηµαντικές παράµετροι επηρεασµού των εκποµπών ρύπων και της κατανάλωσης ενέργειας Μοντέλα εκποµπής ρύπων και σχετικά λογισµικά πακέτα Μέθοδοι απογραφής και εκποµπές κύκλων ζωής Μέτρα για την µείωση των εκποµπών ρύπων και της κατανάλωσης ενέργειας Περιβαλλοντικές επιπτώσεις και µελλοντικά σενάρια µεταφορών. Εντούτοις το βασικό θέµα, όπως καθορίζεται ανωτέρω, είναι επίσης ευρύ για τη µεταχείριση όλων των θεµάτων και συγχρόνως, τη µετάβαση σε ικανοποιητικό βάθος ανάλυσης. Λαµβάνοντας υπ όψη τα αποτελέσµατα του πακέτου εργασίας 1, τις προδιαγραφές και τις πληροφορίες που λάβαµε, οι πανεπιστηµιακοί σπουδαστές είναι οι βασικοί τελικοί χρήστες. Επίσης αποφασίστηκε να επιλεγούν τα πιο ενδιαφέροντα θέµατα από διάφορες εκπαιδευτικές ενότητες κατάρτισης, που δίνουν τις γενικές πληροφορίες για τα προαναφερθέντα θέµατα και είναι ήδη διαθέσιµες. Μεταξύ των προαναφερθέντων θεµάτων, τα πρώτα τέσσερα από αυτά έχουν επιλεχτεί ως τα πιο χρήσιµα. Εποµένως το παρόν έντυπο υλικό στρέφεται στις µεθοδολογίες για τον υπολογισµό της εκποµπής ρύπων και κατανάλωσης ενέργειας από την οδική µεταφορά και είναι βασισµένο κυρίως στα παραδοτέα MEET/Cost Action 349 και COMMUTE. Όσον αφορά τα τελευταία δύο θέµατα (µέτρα για τις εκποµπές και τη µεθοδολογία αξιολόγησης), δεν αντιµετωπίζονται µέσα στο ακόλουθο κεφάλαιο 2 (Περιεχόµενα), αλλά υπάρχουν µερικές γενικές πληροφορίες και αναφορές για τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσµατα των σχετικών προγραµµάτων της Ε.Ε. (π.χ. Cantique, Fantasie, Jupiter, κ.τ.λ.). Ο θεµατικός τοµέας συνδέεται επίσης µε τα ακόλουθα θέµατα: ιαχείριση κινητικότητας, Αστικές εµπορευµατικές µεταφορές και Οικονοµία και τιµολόγηση, στο βαθµό που αφορούν την ζήτηση και τα χαρακτηριστικά µετακινήσεων, Μοντελοποίηση και ανάλυση δεδοµένων στο βαθµό που αφορούν την κινητικότητα, τις εκποµπές ρύπων και την κατανάλωση ενέργειας, Οι επιπτώσεις της µόλυνσης του αέρα στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 4

5 1.2 Στόχοι και δεξιότητες Οι στόχοι της εκπαιδευτικής ενότητας που παραθέτονται παρακάτω, συµφωνούν µε την επιλογή των θεµάτων που αναφέρθηκαν στο υποκεφάλαιο 1.1. Από αρχής της εκπαιδευτικής ενότητας "Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές", οι σπουδαστές οφείλουν να ενηµερωθούν για τη σοβαρότητα των περιβαλλοντικών προβληµάτων που προκύπτουν από τις αστικές µεταφορές, ειδικά στις µεγάλες πόλεις ή στις πυκνά κατοικηµένες περιοχές, εποµένως θα είναι απαραίτητο να ξοδευτεί µερικός χρόνος για να διευκρινιστούν οι τεράστιες ζηµίες που προκαλούνται από τις µεταφορές, κυρίως από τις ιδιωτικές οδικές µεταφορές, στην ανθρώπινη υγεία και στο περιφερειακό και παγκόσµιο περιβάλλον. Οι σπουδαστές πρέπει να αποκτήσουν γνώση για: την επιστηµονική κατάσταση προόδου στον τοµέα του υπολογισµού της εκποµπής ρύπων και κατανάλωσης ενέργειας από την αστικές και τοπικές µεταφορές, ένα σύνολο µεθοδολογιών, που γίνεται αποδεκτό από τους περισσότερους εµπειρογνώµονες, σε όλη την Ευρώπη και ενδεχοµένως ευρύτερα, για την αξιολόγηση των επιπέδων εκποµπής ρύπων και κατανάλωσης ενέργειας, τα βασικά εργαλεία καταλόγων εκποµπής ρύπων, τις υπάρχουσες βάσεις στοιχείων και λογισµικά πακέτα, τα οποία µπορούν να χρησιµοποιηθούν για αυτό τον σκοπό, νέες τεχνολογίες (εναλλακτικά καύσιµα και µελλοντικά οχήµατα) µείωσης εκποµπής ρύπων και κατανάλωσης ενέργειας από την οδική µεταφορά στις αστικές περιοχές, καθώς επίσης και τις τάσεις τους για το µέλλον. Οι σπουδαστές πρέπει επίσης να αποκτήσουν πρακτικές ικανότητες προκειµένου να είναι σε θέση να εφαρµόσουν τη νέα τους γνώση, να συµβουλεύουν ή κατευθύνουν τις διοικητικές αρχές των πόλεων για τα προαναφερθέντα θέµατα. Πιο συγκεκριµένα, στο τέλος της εκπαιδευτικής ενότητας, πρέπει να είναι σε θέση να πραγµατοποιήσουν τις πρακτικές εφαρµογές της µεθοδολογίας MEET, για τον υπολογισµό της εκποµπής ρύπων και κατανάλωσης ενέργειας από τις οδικές µεταφορές. 1.3 Προκλήσεις Η πρόκληση της Ε.Ε. σε αυτόν τον τοµέα είναι να µειώσει τις εκποµπές ρύπων και την κατανάλωση ενέργειας που οφείλονται στις δραστηριότητες των µεταφορών, προκειµένου να αποφευχθούν ή να µειωθούν οι σχετικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις (κυρίως η ατµοσφαιρική ρύπανση στις αστικές περιοχές, µε τα επακόλουθα αποτελέσµατα στην ανθρώπινη υγεία και στο τοπικό και περιφερειακό περιβάλλον, και η παραγωγή αερίων του θερµοκηπίου), χωρίς να επηρεάσουν την οικονοµική ανάπτυξη. Με άλλα λόγια η πρόκληση είναι µια βιώσιµη ανάπτυξη των µεταφορών. Για να φθάσει σε αυτόν τον γενικό στόχο, µερικοί συγκεκριµένοι στόχοι έχουν επισηµανθεί για τα επόµενα πέντε χρόνια: αυστηρότερα πρότυπα ατµοσφαιρικής ποιότητας, εισαγωγή στην αγορά των νέων βελτιωµένων καυσίµων, που προκαλούν χαµηλότερες εκποµπές, σύµφωνα µε τις νέες περιβαλλοντικές προδιαγραφές, Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 5

6 εισαγωγή στην αγορά οχηµάτων χαµηλών εκποµπών, σύµφωνα µε αυστηρότερα πρότυπα εκποµπής, τυποποίηση και εναρµόνιση των στατιστικών και κυκλοφοριακών στοιχείων σε όλα τα κράτη µέλη της Ε.Ε., περαιτέρω ερευνητικές δραστηριότητες για την βελτίωση της βάσης δεδοµένων των συντελεστών εκποµπής ρύπων, και δραστηριότητες σχετικές µε συγκεκριµένες οµάδες οχηµάτων (π.χ. HDV, µοτοποδήλατα), καθώς επίσης και διάφορων ρύπων (π.χ. σωµατίδια, που παράγονται από τις µεταφορές), για τους οποίους υπάρχουν µόνο πολύ λίγα στοιχεία µέχρι τώρα περαιτέρω ερευνητικές δραστηριότητες σχετικά µε µοντέλα που βασίζονται στις στιγµιαίες εκποµπές οχηµάτων, και τα οποία είναι ικανά να χρησιµοποιήσουν τα στοιχεία, σχεδιαγραµµάτων ταχύτητας, χαρτών εκποµπής και προτύπων οδήγησης. 1.4 Σχέση µε Ευρωπαϊκές πολιτικές Ευρωπαϊκή πολιτική µεταφορών τι λέει για το περιβάλλον, την ενέργεια και τις µεταφορές; Στα περισσότερα (ίσως όλα) έγγραφα που έχουν δηµοσιευθεί από την Επιτροπή που υποστηρίζει µια κοινή ευρωπαϊκή πολιτική µεταφορών, τα περιβαλλοντικά προβλήµατα και η κατανάλωση ενέργειας ήταν τα σηµαντικότερα ζητήµατα ενδιαφέροντος (που ακολουθείται από τη δραµατική αύξηση της κυκλοφοριακής συµφόρησης), και ο σηµαντικός ρόλος των αστικών και περιφερειακών µεταφορών σε αυτές τις προβληµατικές περιοχές έχει αναγνωριστεί ευρέως. Κατά συνέπεια, θα ήταν µια πολύ µεγάλη εργασία, και βεβαίως έξω από το πεδίο αυτού του εγγράφου, να δώσει µια πλήρη εικόνα όλων των πολιτικών δηλώσεων που έχουν γίνει σε αυτόν τον τοµέα. Γενικά, θα περιορίσουµε την παρουσίαση για να δώσουµε µια επισκόπηση πέρα από τις προσεγγίσεις που λαµβάνονται από τα διάφορα επίσηµα έγγραφα. Για λόγους συµβατότητας µε το περιεχόµενο του υπολοίπου εγγράφου, η εστίαση θα γίνει στις διαφορετικές µεθόδους για την εκτίµηση της περιβαλλοντικής πίεσης, και το ρόλο που τέτοιες µέθοδοι έχουν διαδραµατίσει στην διαµόρφωση της ευρωπαϊκής πολιτικής µεταφορών κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας. Το 1990 δηµοσιεύθηκε η πράσινη βίβλος, Στο αστικό περιβάλλον, COM(90)218,. Ανέφερε ότι η βιοµηχανία και η θέρµανση, ευθύνονταν κατά το παρελθόν, για ένα µεγάλο µέρος των αστικών προβληµάτων ατµοσφαιρικής ρύπανσης, αλλά και ότι ουσιαστική βελτίωση έχει επιτευχθεί µέσω των τεχνολογικών βελτιώσεων. Για την κυκλοφορία, η περίπτωση είναι διαφορετική, δεδοµένου ότι η τεχνολογική ανάπτυξη - που οδηγεί στους µειωµένους συντελεστές εκποµπών αντισταθµίζεται µε µια δραµατική αύξηση στην ιδιοκτησία και την κυκλοφορία αυτοκινήτων. Σχετικά µε τη συγκεκριµένη εστίαση αυτού του εγγράφου, (εκτίµηση της εκποµπής των ατµοσφαιρικών ρύπων στο αστικό περιβάλλον), συζητάται επίσης η έλλειψη κοινών προτύπων για τη συλλογή και µέτρηση σχετικών στοιχείων µε την ποιότητα του αέρα. Παραδείγµατος χάριν, η έλλειψη τέτοιων προτύπων εµποδίζει µια κατάλληλη αξιολόγηση των αποτελεσµάτων που οι κοινοτικές οδηγίες µπορεί να είχαν, ή µπορεί να έχουν στο µέλλον, για την περιβαλλοντική ποιότητα. Τέτοιες οδηγίες µπορούν παραδείγµατος χάριν να έχουν σχέση µε τα επίπεδα στόχων για τη συγκέντρωση, τα πρότυπα εκποµπής, το όχηµα, τις τεχνολογίες καυσίµου κ.λπ. Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 6

7 Μία νέα πράσινη βίβλος, που εστιάζει όχι µόνο στα αστικά περιβαλλοντικά προβλήµατα, δηµοσιεύθηκε το 1992 (Η επίδραση της µεταφοράς στο περιβάλλον, COM(92)46), σε απάντηση ψηφίσµατος του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου, που υιοθετήθηκε το 1991, όπου το Κοινοβούλιο "ζητά από την επιτροπή να υποβάλει στο συµβούλιο ένα πρόγραµµα πλαισίου για τη βέλτιστη περιβαλλοντική προστασία στην ευρωπαϊκή αγορά µεταφορών." Εδώ µια στρατηγική διατυπώνεται για την εισαγωγή καθαρότερων τεχνολογιών. Αυτή η στρατηγική συνδυάζει τις µελλοντικές τιµές και τις ηµεροµηνίες στόχων για την υποχρεωτική εισαγωγή της τεχνολογίας χαµηλής- εκποµπής ρύπων, µε φορολογικές πρωτοβουλίες ενθάρυνσης της βιοµηχανίας και των ατόµων να επιλέξουν εκείνες τις εναλλακτικές λύσεις πριν από την προκαθορισµένη ηµεροµηνία στόχων. Η συζήτηση εισάγει επίσης τη σηµασία των λειτουργικών χαρακτηριστικών στις εκποµπές ρύπων. Αυτό γίνεται µε την αναγνώριση της µεγάλης σηµασίας των παραλλαγών του ποσοστού κατοχής (όντας, παραδείγµατος χάριν µόνο περίπου 1 πρόσωπο ανά αυτοκίνητο κατά τη διάρκεια των περιόδων αιχµής), και αφετέρου µε την υποβολή ευνοϊκών προτάσεων για το περιβάλλον. Αν και στρέφεται συγκεκριµένα στη δηµόσια µεταφορά, η πράσινη βίβλος, Το δίκτυο του πολίτη, COM(95)601, που δηµοσιεύτηκε το 1995, εκθέτει περισσότερες γενικές πρωτοβουλίες που στοχεύουν στη µείωση της περιβαλλοντικής πίεσης από την κυκλοφορία. Μια τέτοια πρωτοβουλία είναι µια προτεινόµενη περιεκτική οδηγία πλαισίου για την ποιότητα του αέρα, που επιβάλλει µειωµένες τιµές στόχων για εκείνους τους ρύπους των οποίων οι τιµές έχουν ήδη τεθεί, και εισαγωγή τιµών στόχων για µια ευρύτερη σειρά ρύπων. Η πράσινη βίβλος, Προς µια δίκαιη και αποδοτική τιµολόγηση στη µεταφορά COM(95)691, εξετάζει διαφορετικές προσεγγίσεις για να φέρει το πραγµατικό κόστος της µεταφοράς πιό κοντά στο χρήστη. Σαν µέρος της επιχειρηµατολογίας, ο ρόλος των διαφορετικών µέσων "επιρροής" για τη µείωση της εκποµπής ρύπων συζητείται. Ουσιαστικές µειώσεις της εκποµπής ρύπων έχουν ήδη επιτευχθεί µε την θέσπιση νοµοθετικών ορίων στα πρότυπα εκποµπής υπό τους "χαρακτηριστικούς" όρους οδήγησης. Εντούτοις, σύµφωνα µε τη βασική προσέγγιση της τιµολόγησης οριακού κόστους, µια "βέλτιστη" µέθοδος για τέτοιες µειώσεις, θα έδινε τα κίνητρα στους οδικούς χρήστες, παραδείγµατος χάριν, αλλαγής της οδηγικής τους συµπεριφοράς (επιλογή ταχύτητας). Τα τεχνικά προβλήµατα, εντούτοις, απαγορεύουν προς το παρόν µια τέτοια βέλτιστη διαδικασία για την τιµολόγηση των εκποµπών. Με τον ίδιο τρόπο όπως τα προηγούµενα έγγραφα, η πρόσφατα δηµοσιευµένη λευκή βίβλος, Ευρωπαϊκή πολιτική µεταφορών για το 2010: η ώρα των αποφάσεων, COM (2001) 370, δίνει πολλή έµφαση στα περιβαλλοντικά προβλήµατα, και ειδικά στην ποιότητα του αέρα. Όπως και στη γενική δηµόσια συζήτηση, η βασική εστίαση εντούτοις έχει µετατοπιστεί από τους τοπικούς ρύπους στη παγκόσµια απειλή των αερίων του θερµοκηπίου. Μια µείωση τέτοιων εκποµπών απαιτείται, και η λευκή βίβλος προτείνει ότι οι εκποµπές του διοξειδίου του άνθρακα που προέρχονται από την οδική κυκλοφορία πρέπει να µειωθούν κατά 25% πριν από το έτος Για την επίτευξη αυτού του στόχου, µια συνδυασµένη στρατηγική προτείνεται, περιλαµβάνοντας και τη συνεργασία µε τη βιοµηχανία και την διαχείριση της ταχύτητας, για τη µείωση της κατανάλωσης ενέργειας, σε συνδυασµό µε µέτρα που στοχεύουν σε µια µειωση των διανυοµένων οχηµάτο χιλιοµέτρων. Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 7

8 2. Περιεχόµενα Όπως αναφέρεται ήδη στην εισαγωγή, το ακόλουθο κεφάλαιο εστιάζει στις µεθοδολογίες για τον υπολογισµό της κατανάλωσης ενέργειας, και των ρυπογόνων εκποµπών από τις αστικές οδικές µεταφορές. Οι πιο πρόσφατες πανευρωπαϊκές ερευνητικές δραστηριότητες σχετικά µε την κατανάλωση ενέργειας και τις εκποµπές ρύπων από τη µεταφορά ήταν το COST 319 και το MEET. Το COST 319 εξέτασε την "Εκτίµηση των µολυσµατικών εκποµπών από τη µεταφορά", ενώ το MEET ήταν ένα έργο προγράµµατος µεταφορών που εξετάζει "Μεθοδολογίες για την εκτίµηση των εκποµπών από τη µεταφορά". Εποµένως, µεταξύ του µεγάλου αριθµού διαθέσιµων µεθοδολογιών, το MEET υιοθετήθηκε ως µέθοδος, για να γίνει µια πιο λεπτοµερής περιγραφή του θέµατος, όπως απαιτείται από τους σπουδαστές για να είναι σε θέση να πραγµατοποιήσουν µια πρακτική εφαρµογή. Συνεπώς περισσότερα από τα ακόλουθα περιεχόµενα, καθώς επίσης και όλοι οι πίνακες και οι γραφικές παραστάσεις (µε µικρή εξαίρεση) εξάγονται από την τελική έκθεση (παραδοτέο 22) του προγράµµατος MEET, που πραγµατοποιείται από κοινού µε το COST Action 319, "Μεθοδολογία για τον υπολογισµό της εκποµπής ρύπων και κατανάλωσης ενέργειας", που προετοιµάστηκε για την Ευρωπαϊκή Επιτροπή DGVII από το ερευνητικό εργαστήριο µεταφορών (Copyright TRL 1999). Οι συγγραφείς αυτού του έργου είναι: J.Hickman, D. Hassel, R.Joumard, Z.Samaras, S.Sorenson. Μερικά σηµεία που έχουν ενσωµατωθεί στο υλικό που προέρχεται από την τελική έκθεση του Action 319, "Εκτίµηση των µολυσµατικών εκποµπών από τις µεταφορές", και τα συµπληρωµατικά σηµεία που προέρχονται από το COST 346 και από το πρόγραµµα ARTEMIS, θα µπορούσαν να παρέχουν µια καλύτερη γνώση για µερικά συγκεκριµένα θέµατα (εκποµπές οχηµάτων 2-τροχων, νέες τεχνικές για τις µετρήσεις εκποµπής ρύπων). Όλες οι αναφορές παραθέτονται στο ακόλουθο κεφάλαιο 4. εδοµένου ότι για διάφορους λόγους, όπως αναφέρονται ήδη στην εισαγωγή, τα µέτρα εκποµπής ρύπων και των µεθοδολογιών για την ενεργητική - περιβαλλοντική αξιολόγηση νέων τεχνολογιών των µεταφορών δεν αντιµετωπίζονται στα ακόλουθα σηµεία, προτείνουµε να συµβαδίσουµε κατ' ευθείαν µε την ακόλουθη πηγή, η οποία µπορεί να βρεθεί στο διαδίκτυο: CANTIQUE Συντονισµένη ράση σε µη τεχνικά µέτρα και οι επιπτώσεις τους στην ατµοσφαιρική ποιότητα και εκποµπές Παραδοτέο 6 (Τελική Έκθεση), Jupiter 2 : Παραδοτέο 6 (οχήµατα και καύσιµα), Fantasie Αξιολόγηση νέων τεχνολογιών και περιβαλλοντικών θεµάτων: Τελική Έκθεση, Utopia : Επιλογές των Αστικών Μεταφορών για συστήµατα προώθησης και εργαλεία ανάλυσης Τελική Έκθεση. Το αναφερθέν παραδοτέο του προγράµµατος CANTIQUE µπορεί να παρέχει γενικές πληροφορίες για έναν πολύ µεγάλο αριθµό µη τεχνικών µέτρων για εκποµπές από τις αστικές µεταφορές, καθώς επίσης και µια εκτενή ανάλυση στην αποτελεσµατικότητά τους, που εξαρτάται επίσης από τα χαρακτηριστικά των διαφορετικών πόλεων. Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 8

9 Παρέχει επίσης µια ενδιαφέρουσα µεθοδολογία για την ταξινόµησή τους, την αξιολόγησή της οικονοµικής αποτελεσµατικότητας τους και την ανάλυση κόστους-ωφελειών. Το αναφερθέν παραδοτέο 6 του προγράµµατος Jupiter 2, µπορεί να παρέχει µια χρήσιµη µεθοδολογία για την πρακτική αξιολόγηση νέων οχηµάτων και καυσίµων, καθώς επίσης και τις περιβαλλοντικές και ενεργητικές επιπτώσεις τους. Οι τελικές εκθέσεις των προγραµµάτων UTOPIA και FANTASIE µπορούν να παρέχουν τις πολύ ενδιαφέρουσες µεθοδολογίες για την αξιολόγηση των νέων τεχνολογιών και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις τους, καθώς επίσης και την πρόβλεψη µελλοντικών µεταφορικών συστηµάτων και σεναρίων. 2.1 Περιβαλλοντικές επιπτώσεις των µεταφορών Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, σχεδόν το ένα τρίτο όλης της ενέργειας χρησιµοποιείται για τις µεταφορές (285 Μtoe από το σύνολο των 992 Μtoe το 1995) (1). Επιπλέον, η χρήση της ενέργειας για τις µεταφορές αυξάνεται, ενώ άλλες χρήσεις είναι σχετικά σταθερές µεταξύ του 1980 και του Η χρήση ενέργειας µεταφορών αυξήθηκε κατά περίπου 45%, ενώ αυτή που χρησιµοποιείται για τη βιοµηχανία και άλλους σκοπούς µειώθηκαν ελαφρώς (0.5%). Η ζήτηση για τη µεταφορά είναι πολύ συνδεδεµένη µε την οικονοµική ανάπτυξη. Η µεταφορά είναι ένα πολύ πολύτιµο και απαραίτητο µέρος της σύγχρονης κοινωνίας αλλά, όλο και περισσότερο, η διαδεδοµένη ύπαρξή της αναγνωρίζεται ως σηµαντικός παράγοντας σε µια εκτενή σειρά ανεπιθύµητων παρενεργειών. Η συµφόρηση κυκλοφορίας καθιστά τις πόλεις λιγότερο ευχάριστες και µειώνει την αποδοτικότητα του µεταφορικού συστήµατος µέσω της αύξησης του χρόνου ταξιδιών, της κατανάλωσης καυσίµου και του stress των οδηγών. Εικόνα 1: Αποτελέσµατα της ατµοσφαιρικής ρύπανσης στα παιδιά Μια σηµαντική καταστρεπτική περιβαλλοντική επίδραση των µεταφορών είναι η συµβολή τους στην ατµοσφαιρική ρύπανση. Κάθε λίτρο καυσίµου που καίγεται παράγει, κατά προσέγγιση, 100 γραµµάρια µονοξειδίου του άνθρακα, 20 γραµµάρια πτητικών οργανικών ενώσεων, 30 γραµµάρια οξειδίων του αζώτου, 2,5 κιλά διοξειδίου του άνθρακα και ποικίλες άλλες εκποµπές συµπεριλαµβανοµένων των ενώσεων µολύβδου και των ενώσεων θείου. Όλες αυτές οι ενώσεις συνδέονται σε µερικό βαθµό µε τα προβλήµατα ατµοσφαιρικής ρύπανσης που κυµαίνονται από τις τοπικές άµεσες επιπτώσεις στην υγεία, στις παγκόσµιες ανησυχίες όπως το φαινόµενο του θερµοκηπίου. Ρυπογόνες Ουσίες Ένας µεγάλος αριθµός διαφορετικών εκποµπών που προέρχονται από τις δραστηριότητες µεταφορών θεωρούνται γενικά ως ρύποι. Τα ποσοστά παραγωγής (δηλ. οι συντελεστές εκποµπών) για µερικούς από τους ρύπους έχουν ερευνηθεί λεπτοµερώς, και είναι εποµένως γνωστά, ενώ για άλλους υπάρχουν περιορισµένα στοιχεία, τα οποία είναι συχνά ανεπαρκή για να είναι αντιπροσωπευτικά των Εικόνα 2: Επιπτώσεις ατµοσφαιρικής ρύπανσης στα µνηµεία Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 9

10 σχετικών δραστηριοτήτων. Συνεπώς, είναι πιθανό αυτήν την περίοδο να βρεθούν οι πλήρως βασισµένοι συντελεστές εκποµπών για µερικούς από τους ρύπους και τις κατηγορίες οχηµάτων, ενώ για άλλους είναι πιθανό να παρασχεθούν µόνο εκτιµήσεις µεγέθους των συντελεστών εκποµπών, ή και πολύ µικρές διαθέσιµες πληροφορίες. Ο γενικός κατάλογος ρύπων περιλαµβάνει: διοξείδιο του άνθρακα - C O 2 (που δεν καθορίζεται ως ρύπος από τη νοµοθεσία, αλλά θεωρείται εδώ λόγω της συµβολής του στο φαινόµενο του θερµοκηπίου), µονοξείδιο του άνθρακα CO, ασταθείς οργανικές ενώσεις (που αναφέρονται επίσης ως υδρογονάνθρακες) - VOC (HC), οξείδια του αζώτου NO X, σωµατίδια PM, διοξείδιο θείου - SO 2, ενώσεις µολύβδου Pb, διοξείδιο του αζώτου - NO 2, αµµωνία - NH 3, νιτρώδες οξείδιο - N 2 O, άλλα βαριά µέταλλα - HM (κάδµιο, ψευδάργυρος, χαλκός, χρώµιο, νικέλιο, σελήνιο), Υδρόθειο - H 2 S. Οι υδρογονάνθρακες (VOCs) περιλαµβάνουν έναν µεγάλο αριθµό διαφορετικών οργανικών ενώσεων, µε ποικίλες επιπτώσεις στο περιβάλλον και στην ανθρώπινη υγεία, εποµένως είναι ενδιαφέρουσα η περαιτέρω υποδιαίρεση αυτού του ρύπου σε δύο κατηγορίες: µεθάνιο - CH4, µη µεθανιούχοι υδρογονάνθρακες (NMVOC). Μερικοί από τους µη µεθανιούχους υδρογονάνθρακες, είναι γνωστές µεταλλαξιογονικές ενώσεις. Μια γνωστή υποκατηγορία υδρογονανθράκων σε αυτό το πλαίσιο είναι οι πολυκυκλικοί αρωµατικοί υδρογονάνθρακες (PAH), το βενζόλιο (C6H6) και 1,3-βουταδιένιο (C4H6). Το θέµα σωµατιδίων έχει επίσης διαφορετικά αποτελέσµατα ανάλογα µε το µέγεθος τους. Έχει εποµένως ενδιαφέρον η γνώση της διανοµής µεγέθους τους. Επιπλέον, η κατανάλωση ενέργειας θεωρείται είτε από τον υπολογισµό του άνθρακα που περιέχει ρύπους στην περίπτωση της οδικής µεταφοράς, ή για τα µη-οδικά µέσα, ως βασική παράµετρος από την οποία άλλες εκποµπές υπολογίζονται. Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 10

11 Μέθοδοι υπολογισµού κατανάλωσης ενέργειας και εµποµπής ρύπων Ποικίλες µέθοδοι χρησιµοποιούνται για να υπολογίσουν την κατανάλωση και τις εκποµπές ενέργειας, όπως εκτίθενται λεπτοµερώς στα ακόλουθα µέρη της έκθεσης. Εξαρτώνται από το ρύπο, τον τρόπο µεταφοράς και τον τύπο οχηµάτων, και είναι αναπόφευκτοι λόγω των ποικίλων ποσών και της ποιότητας των στοιχείων σε κάθε περίπτωση. Οι µέθοδοι µπορούν να οµαδοποιηθούν σε τέσσερις κλάσεις: υπολογισµός που βασίζεται στη δραστηριότητα µεταφοράς - αυτή είναι η βασική µέθοδος για τις πιο κοινές εκποµπές από τα οδικά οχήµατα και για την κατανάλωση ενέργειας για τα µη-οδικά µέσα. Οι εκποµπές που υπολογίζονται κατ' αυτό τον τρόπο µπορούν να περιλάβουν τις εκποµπές θερµότητας, τις εκποµπές έναρξης ταξιδιού όταν δεν θερµαίνεται πλήρως η µηχανή, και τις εκποµπές εξάτµισης (βλ. το ακόλουθο σηµείο 2.2). υπολογισµός που βασίζεται στην κατανάλωση ενέργειας - αυτή είναι η πρότυπη µέθοδος για τις εκποµπές από τα µη-οδικά µέσα, και επίσης για τις εκποµπές SO 2 και PB από τα οδικά οχήµατα. Οι τύποι εκποµπής (θερµότητα, έναρξη, εξάτµιση: βλ. 2.2) εξαρτώνται από εκείνους που περιλαµβάνονται στην εκτίµηση κατανάλωσης ενέργειας. υπολογισµοί ισορροπίας άνθρακα - υπολογισµοί κατανάλωσης καυσίµου ή εκποµπών διοξειδίου του άνθρακα µπορούν να βασιστούν στην εξίσωση που αντιπροσωπεύει τη µαζική ισορροπία του άνθρακα στο καύσιµο και τα προϊόντα καύσης του για τα οδικά οχήµατα (µε τις µηχανές καύσης). Η µέθοδος εφαρµόζεται για να υπολογίσει την κατανάλωση καυσίµου, ενώ για άλλα µέσα χρησιµοποιείται για να υπολογίσει το CO 2. Εναλλακτικά αυτή η µέθοδος µπόρεσε να εφαρµοστεί για να υπολογίσει τις εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα από τα στοιχεία κατανάλωσης καυσίµου για την οδική µεταφορά. συγκεκριµένοι µολυσµατικοί υπολογισµοί - µερικοί ρύποι είναι υποκατηγορίες άλλων (π.χ. οι κατηγορίες υδρογονανθράκων είναι µέρος του συνολικού VOC, τα µέρη µεγέθους των σωµατιδίων είναι µέρος του συνόλου PM). Οι εκτιµήσεις µπορούν να γίνουν από το βασικό ρύπο και τις λεπτοµέρειες στην διανοµή και το µέγεθος. Καταγραφή εκποµπής ρύπων οδικών µεταφορών Ένας µικρός αριθµός ερευνητών που συµµετείχαν σε άλλα εθνικά ή διεθνή προγράµµατα, εισήγαγε ένα ευρύτερο δίκτυο συνεργασίας που στόχευε στην αναθεώρηση της υπάρχουσας γνώσης των εκποµπών κυκλοφορίας στην Ευρώπη. Για την εκπλήρωση αυτών των στόχων, το πρόγραµµα COST 319 "αξιολόγηση ρυπογόνων εκποµπών από τις µεταφορές" ξεκίνησε τον Μάιο του 1993 για µια περίοδο 4 ετών, που αργότερα έφτασε τα 5,5 έτη (µέχρι τον Οκτώβριο του 1998), και το πρόγραµµα Action 346 το οποίο συνεχίζεται ως τώρα. Η χρήση των κοινών µεθόδων για την αξιολόγηση επιπέδων εκποµπής ρύπων και κατανάλωσης ενέργειας, από όλη την Ευρώπη και ενδεχοµένως ευρύτερα θα καταστήσει τις διαφορετικές µελέτες και τις αξιολογήσεις συγκρίσιµες. Για τα προγράµµατα COST 319, και το MEET, ένας µεγάλος αριθµός εκθέσεων γράφτηκε. Αυτές οι εκθέσεις εµφανίζονται στην "Λίστα Αναφορών" στο τέλος αυτού του εγγράφου. Είναι επίσης αναγνώσιµες στο διαδύκτιο: Οι τελικές µεθοδολογίες καταλόγων µε όλα τα απαραίτητα στοιχεία σχετικά µε τους συντελεστές εκποµπών και τα χαρακτηριστικά κυκλοφορίας παρουσιάζονται στην τελική έκθεση MEET. Επιτρέπει σε οποιοδήποτε χρήστη να πραγµατοποιήσει έναν κατάλογο. Το παρόν υλικό είναι µια σύνθεση αυτής της µεθόδου, και εξάγεται από την τελική έκθεση MEET και από την τελική έκθεση δράσης, που δείχνει τις σχετικές υποθέσεις, καθώς επίσης τα διαθέσιµα στοιχεία και την ακρίβειά τους. Πρέπει να θεωρηθεί ιδιαιτέρως χρήσιµο για τους σπουδαστές και τους εκπαιδευόµενους στις µεθόδους εκτίµησης των µολυσµατικών εκποµπών από την αστική µεταφορά. Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 11

12 2.2 Αξιολόγηση ρυπογόνων εκποµπών από οδικές µεταφορές Βασικές αρχές Γενικά, η εκτίµηση των εκποµπών σχετικών µε τις µεταφορές, µπορεί να βασιστεί στην εξίσωση E = e a όπου E είναι το ποσό εκποµπής, e είναι το ποσοστό εκποµπής ανά µονάδα δραστηριότητας, και α είναι το ποσό µεταφορικής δραστηριότητας. Αυτή η εξίσωση εφαρµόζεται σε κάθε επίπεδο, από µια απλή µηχανή σε έναν ολόκληρο στόλο οχηµάτων, και από έναν απλό δρόµο στο σύνολο της Ευρώπης. Προκειµένου να ληφθεί µια εκτίµηση µε την αποδεκτή ακρίβεια, απαιτείται η συνεργασία διάφορων εµπειρογνωµόνων: οι εµπειρογνώµονες σε κυκλοφοριακά θέµατα πρέπει να παρέχουν στοιχεία σχετικά µε την δραστηριότητα µεταφορών, τη φύση και το πρότυπο αυτής της δραστηριότητας, ενώ οι εµπειρογνώµονες στις εκποµπές µηχανών και οχηµάτων πρέπει να παρέχουν τα ποσοστά εκποµπής που ταιριάζουν στα πρότυπα µεταφορών. Οι εκτιµήσεις των εκποµπών χρησιµοποιούνται για να αξιολογήσουν διάφορες προαιρετικές πολιτικές µε την ανάπτυξη διαφορετικών σύνθετων σεναρίων. Οι εκποµπές οδικών οχηµάτων έχουν δικαιολογηµένα λάβει τη µεγαλύτερη προσοχή όλων των µέσων µεταφοράς λόγω της κυριαρχίας τους ως µέσο µεταφοράς επιβατών και αγαθών. Οι οδικές µεταφορές όχι µόνο κατέχουν το µεγαλύτερο µερίδιο της δραστηριότητας µεταφορών, αλλά λόγω της αποκεντρωµένης και χερσαίας φύσης τους φέρνουν σε στενή εγγύτητα τους περισσότερους ανθρώπους µε τα άλλα µέσα. Εικόνα 3: Εκποµπές οχηµάτων: αέρια εξάτµισης Οι βασικές πηγές εκποµπής από τα οδικά οχήµατα είναι τα αέρια εξάτµισης και οι υδρογονάνθρακες που παράγονται από την εξάτµιση του καυσίµου. Όταν µια µηχανή αρχίζει κάτω από την κανονική λειτουργούσα θερµοκρασία της, χρησιµοποιεί το καύσιµο ανεπαρκώς, και το παραχθέν ποσό ρύπανσης είναι υψηλότερο από όταν είναι ζεστή. Αυτές οι παρατηρήσεις οδηγούν στην πρώτη βασική σχέση που χρησιµοποιείται στη µέθοδο υπολογισµού: E = Ehot + Estart + Eevaporative όπου: E είναι η συνολική εκποµπή, Ehot είναι η παραχθείσα εκποµπή όταν η µηχανή είναι ζεστή, Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 12

13 Estart Eevaporative είναι η παραχθείσα εκποµπή όταν η µηχανή είναι κρύα, είναι η εκποµπή από την εξάτµιση (µόνο για υδρογονάνθρακες). Κάθε µια από αυτές τις συνιστώσες στη συνολική εκποµπή εξαρτάται από έναν συντελεστή εκποµπών και µια ή περισσότερες παραµέτρους σχετικά µε τη λειτουργία του οχήµατος, έτσι ώστε: Ex = ex a όπου: Ex ex a είναι µια από τις συνιστώσες στις συνολικές εκποµπές, είναι ένας συντελεστής δραστηριότητας εκποµπών, είναι το ποσό κυκλοφοριακής δραστηριότητας σχετικό µε αυτόν τον τύπο εκποµπής, Οι παράµετροι ex και a είναι από µόνες τους συναρτήσεις άλλων µεταβλητών. Για τις εκποµπές θερµότητας, ο σχετικός συντελεστής δραστηριότητας εκποµπών, ehot, εκφράζεται ως συνάρτηση της µέσης ταχύτητας κίνησης του οχήµατος. Οι παράγοντες τροποποίησης (που µπορούν οι ίδιοι να είναι λειτουργίες άλλων µεταβλητών) επιτρέπουν διορθώσεις των χαρακτηριστικών γνωρισµάτων όπως η κλίση της οδού, το φορτίο που φέρεται ανά όχηµα. Η δραστηριότητα α, είναι το ποσό λειτουργίας (οχηµατοχιλιόµετρα), που φέρεται σε µια µέση ταχύτητα κίνησης, σε δρόµους µε ορισµένη κλίση, για οχήµατα ορισµένου φορτίου. Οι εκποµπές εκκίνησης, επειδή εµφανίζονται µόνο κατά τη διάρκεια του αρχικού µέρους ενός ταξιδιού, εκφράζονται ως παραχθέν ποσό ανά ταξίδι, και όχι ανά απόσταση ταξιδιού. Ο συντελεστής εκποµπών, estart, υπολογίζεται ως λειτουργία της µέσης ταχύτητας οχηµάτων, της θερµοκρασίας µηχανών, του µήκους του ταξιδιού και του µήκους του κρύου µέρους του ταξιδιού. Η δραστηριότητα, α, είναι ο αριθµός ταξιδιών. Αυτή η διαδικασία χρησιµοποιείται µόνο για τα ελαφρά οχήµατα. Επειδή τα στοιχεία για άλλους τύπους είναι πολύ περιορισµένα, τέτοιος βαθµός λεπτοµέρειας δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί, και οι εκποµπές εκκίνησης υπολογίζονται ως σταθερές (εκποµπές ανά κρύα έναρξη). Οι εκποµπές εξάτµισης εµφανίζονται µε διαφορετικούς τρόπους. Ο ατµός καυσίµου αποβάλλεται από τη δεξαµενή κάθε φορά που ξαναγεµίζει. Η καθηµερινή αύξηση θερµοκρασίας (συγκρινόµενη µε τις ολονύκτιες θερµοκρασίες) προκαλεί διαστολή του ατµού του καυσίµου που αναδίεται από τη δεξαµενή καυσίµων, και ο ατµός δηµιουργείται οπουδήποτε το καύσιµο µπορεί να απελευθερωθεί στον αέρα, ειδικά όταν το όχηµα είναι ζεστό κατά τη διάρκεια ή µετά από τη χρήση. Υπάρχουν εποµένως διάφοροι συντελεστές εκποµπών, evaporative, ανάλογα µε τον τύπο εκποµπής. Γενικά, αυτοί οι παράγοντες είναι µια συνάρτηση της θερµοκρασίας περιβάλλοντος και της πτητικότητας του καυσίµου. Οµοίως, απαιτούνται διάφορα στοιχεία δραστηριότητας, συµπεριλαµβανοµένης της συνολικής απόστασης και του αριθµού ταξιδιών, σύµφωνα µε την θερµοκρασία της µηχανής στο τέλος του ταξιδιού. Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 13

14 Εικόνα 4: Μικτή κυκλοφορία Αυτές οι αρχές εφαρµόζονται, µε µερικές εξαιρέσεις, σε όλους τους ρύπους και τους τύπους οχηµάτων, αλλά διαφορετικοί τύποι οχηµάτων συµπεριφέρονται διαφορετικά, και οι σχέσεις µεταξύ των εκποµπών και των λειτουργούντων χαρακτηριστικών ποικίλλουν για κάθε ρύπο. Για αυτό τον λόγο, µια εκτίµηση των εκποµπών από τη µικτή κυκλοφορία πρέπει να ληφθεί ως άθροισµα των εκποµπών από κάθε οµοιογενή τύπο οχηµάτων, και όπου η περιοχή µελέτης περιέχει δρόµους µε διαφορετική συµπεριφορά κυκλοφορίας. Και, φυσικά, αυτό πρέπει να γίνει χωριστά για κάθε ρύπο. Κατανάλωση καυσίµου και εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα, µολύβδου και οξειδίων του σουλφριδίου Η καύση ενός καυσίµου υδρογονανθράκων (όπως η βενζίνη, το diesel, CNG) στον αέρα, σε ιδανικούς όρους ακολουθεί µια απλή χηµική αντίδραση: CxHy + (x + y/4)o2 = xco2 + y/2 H 2O όπου: CxHy O2 CO2 H 2O είναι το καύσιµο είναι οξυγόνο είναι διοξείδιο του άνθρακα είναι νερό. Επειδή οι µάζες των αντιδράσεων και των προϊόντων είναι σχετικές µε τα µοριακά βάρη τους, είναι πιθανό να καθοριστεί το ποσό του CO 2 και ύδατος που θα παραγόταν από ένα ορισµένο βάρος του καυσίµου ή αντίστροφα. Παραδείγµατος χάριν, η µάζα του άνθρακα στο καύσιµο δίνεται από: [C] = [CxHy] 12/(12x + 1y) όπου: [C] είναι η µάζα άνθρακα, [CxHy] είναι η µάζα καυσίµου, 12 και 1 είναι τα κατά προσέγγιση ατοµικά βάρη του άνθρακα και υδρογόνου αντίστοιχα, αυτό το ποσό άνθρακα θα συνδύαζαν µε το οξυγόνο ως εξής: Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 14

15 [C] + ([C] 32/12 )O2 = [CO2] όπου: [CO2] είναι η µάζα διοξειδίου του άνθρακα, 32 είναι το µοριακό βάρος του οξυγόνου. Στην πράξη, η καύση καυσίµου δεν συµφωνεί µε την ιδανική εξίσωση, µερικές ποσότητες άνθρακα είναι ηµιτελώς οξειδωµένες και εκπέµπονται ως µονοξείδιο του άνθρακα ή σωµατίδια άνθρακα (PM), κάποια καύσιµα διαφεύγουν και εκπέµπονται ως υδρογονάνθρακες (VOC), και µονοξείδιο του αζώτου NOX παράγεται λόγω της οξείδωσης του αζώτου στον αέρα. Η ίδια αρχή µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τον υπολογισµό του ποσού καυσίµου που θα παράγονταν από έναν συνδυασµό µονοξειδίου και διοξειδίου του άνθρακα, υδρογονάνθρακες (VOC) καθώς και σωµατίδια (PM), δεδοµένου ότι πρέπει να υπάρξει µια ισορροπία µεταξύ του συνολικού άνθρακα στο καύσιµο και του συνολικού άνθρακα σε όλα τα προϊόντα καύσης. Εναλλακτικά, η µάζα οποιουδήποτε άνθρακα που περιέχει ρύπους µπορεί να υπολογιστεί από τη µάζα του καυσίµου και των ποσών άλλων. Εντούτοις, αυτό θα ήταν ανακριβές εκτός από το διοξείδιο του άνθρακα επειδή οι άλλες ενώσεις παράγονται σε σχετικά µικρά ποσά Οι δοκιµές εκποµπής περιλαµβάνουν συνήθως τη µέτρηση διοξειδίου του άνθρακα καθώς επίσης και άλλους ρύπους. Για αυτό τον λόγο, οι συντελεστές εκποµπών οδικής µεταφοράς παρουσιάζονται για τα συστατικά εξάτµισης, συµπεριλαµβανοµένου του διοξειδίου του άνθρακα, και κατανάλωσης καυσίµου, που µπορεί να παραχθεί χρησιµοποιώντας τη µέθοδο "ισορροπίας άνθρακα" που περιγράφεται ανωτέρω, χρησιµοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση: [FUEL] = (12+ r1) {[CO2]/44 + [CO]/28 + [HC]/(12+r2) + a[pm]/12} όπου: [FUEL] είναι η µάζα του καυσίµου, [CO2], [CO], [HC] και [PM] είναι οι µάζες των ρύπων εξάτµισης, r1 και r2 είναι τα υδρογόνα στις αναλογίες άνθρακα του καυσίµου και οι εκποµπές HC αντίστοιχα, a είναι η αναλογία του άνθρακα στην εκποµπή σωµατιδίων. Μπορεί να υποτεθεί ότι r1 και r2 είναι ίσα, και οι χαρακτηριστικές αξίες είναι 1,8 για τη βενζίνη και 2,0 για το diesel. Όπου αυτό δεν είναι γνωστό, αξία ίση µε τη µονάδα µπορεί να χρησιµοποιηθεί για το α. Ενώ δεν είναι στην πραγµατικότητα η περίπτωση που όλα τα σωµατίδια εκπέµπονται ως άνθρακας, η υπόθεση θα διαφοροποιηθεί στην υπολογισµένη κατανάλωση καυσίµου δεδοµένου ότι η µάζα των σωµατιδίων είναι πολύ µικρή που συγκρίνεται µε εκείνη των άλλων εκποµπών. Σε µερικές περιπτώσεις αυτή η µέθοδος θα µπορούσε να εφαρµοστεί εναλλακτικά για να υπολογίσει τις εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα από τα στοιχεία κατανάλωσης καυσίµου οδικών µεταφορών. Είναι επίσης ασυνήθιστο να βρεθούν τα άµεσα µετρηµένα στοιχεία στις εκποµπές του διοξειδίου µολύβδου και θείου, αλλά αυτό είναι ασήµαντο δεδοµένου ότι µπορούν να υπολογιστούν µε λογική ακρίβεια από την κατανάλωση καυσίµου και τα ποσά µολύβδου και θείου στο καύσιµο Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 15

16 Μερικές ενώσεις µολύβδου διατηρούνται στο σύστηµα εξάτµισης, τη µηχανή και τα λιπαντικά, και είναι σύνηθες να υποτεθεί ότι 75% του µολύβδου στο καύσιµο εκδίδεται στην ατµόσφαιρα. Όπως είναι γνωστός, στην Ευρώπη οι εκποµπές του µολύβδου δεν είναι πλέον πρόβληµα και οι εκποµπές του διοξειδίου θείου µειώνονται έντονα κατά τη διάρκεια των τελευταίων δέκα ετών. Μοντέλα εκποµπής οδικών µεταφορών Εκτιµήσεις των εκποµπών οδικής µεταφοράς σε εθνική βάση, ως τµήµα των µελετών επιπτώσεων ρύπανσης, έχουν γίνει σε µερικές ευρωπαϊκές χώρες από τη δεκαετία του '70. Οι µέθοδοι που χρησιµοποιούνται έχουν βελτιωθεί και έχουν αναπτυχθεί από τότε, κυρίως ανάλογα µε το ποσό, τον τύπο και την ποιότητα των διαθέσιµων στοιχείων. Αυτήν την περίοδο, υπάρχουν τρεις κύριες µέθοδοι στη χρήση, οι οποίες ποικίλλουν κυρίως στον τρόπο που µεταχειρίζονται την αλληλεπίδραση µεταξύ της λειτουργίας οχηµάτων και των αντίστοιχων εκποµπών. Η πιο καθιερωµένη µέθοδος εκµεταλλεύεται το γεγονός ότι οι µέσες εκποµπές πέρα από ένα ταξίδι ποικίλλουν ανάλογα µε την µέση ταχύτητα κίνησης κατά την διάρκεια του ταξιδιού. Οι χαρακτηριστικές µορφές των καµπυλών ταχύτητας- εκποµπής είναι γνωστές (βλ., παραδείγµατος χάριν, το σχήµα 1), και αν και ποικίλλουν κάπως ανάλογα µε τον τύπο οχήµατος και ρύπου, εµφανίζουν γενικά υψηλές εκποµπές στις χαµηλές µέσες ταχύτητες κίνησης, όπου η λειτουργία των οχηµάτων είναι ανεπαρκής λόγω των στάσεων, των ενάρξεων και των καθυστερήσεων, µια τάση υψηλών εκποµπών στις υψηλές ταχύτητες λόγω της υψηλής ζήτησης ισχύος της µηχανής, και µια τάση ελάχιστων εκποµπών στη µέση ταχύτητα. 35 1,6 30 1,4 Gasoline car emission rate (g/km) ,2 1 0,8 0,6 0,4 Diesel car emission rate (g/km) 5 0, Average speed (km/h) ECE gasoline EURO 1gasoline (1.4-2 l) Uncontrolled diesel EURO 1 diesel ΣΧΗΜΑ 1: Εκποµπές µονοξειδίου του άνθρακα από επιβατικά αυτοκίνητα, σε συνάρτηση µε την µέση ταχύτητα κίνησης Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 16

17 Οι µετρήσεις από τις οποίες οι καµπύλες ταχύτητας- εκποµπής παράγονται, σχεδόν πάντα εκτελούνται σε ένα δυναµόµετρο πλαισίων, όπου το όχηµα δοκιµής χρησιµοποιείται πέρα από ένα ορισµένο κύκλο κίνησης ενώ οι εκποµπές του συλλέγονται και αναλύονται. Η σχέση µε την µέση ταχύτητα κίνησης καθορίζεται µε το συνδυασµό των αποτελεσµάτων από τις δοκιµές χρησιµοποιώντας τους κύκλους µε τις διαφορετικές µέσες ταχύτητες κίνησης. Η ακρίβεια των σχέσεων µπορεί να εξαρτηθεί έντονα από το βαθµό στον οποίο, τόσο το δοκιµασµένο δείγµα οχηµάτων όσο και οι κύκλοι οδήγησης είναι αντιπροσωπευτικοί σε ότι αφορά του εν ενεργεία στόλου οχηµάτων και της λειτουργίας του. Οι κύκλοι οδήγησης είναι συχνά πολύ τυποποιηµένοι, και επιτρέπουν µικρή σχέση στα πραγµατικά οδηγικά πρότυπα στο δρόµο. Το Σχήµα 2 δίνει ένα παράδειγµα ενός χαρακτηριστικού αστικού κύκλου οδήγησης, µαζί µε το αστικό µέρος του Ευρωπαϊκού τύπου έγκρισης για τα αυτοκίνητα (28). Σαφώς, το ποσό και η συχνότητα της µεταβατικής λειτουργίας είναι κατά πολύ µεγαλύτερα στο ρεαλιστικό παράδειγµα. EU urban type approval cycle Average speed = 18.9 Km/h Speed (km/h) Time (s) Recorded urban driving cycle Average speed= 22.6 km/h Speed (km/h) Time (s) ΣΧΗΜΑ 2: Παραδείγµατα κύκλων οδήγησης για δοκιµές εκποµπών επιβατικών αυτοκινήτων (Meet, τελική έκθεση) Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 17

18 Είναι σαφές, εν τούτοις, ότι µια συγκεκριµένη µέση ταχύτητα κίνησης µπορεί να επιτευχθεί µε διάφορους τρόπους: ένα ταξίδι δέκα λεπτών µε έναν µέσο όρο 40 χλµ./ ώρα θα µπορούσε να οδηγηθεί συνεχώς µε 40 χλµ./ ώρα, ή για 5 λεπτά µε 80 χλµ./ ώρα µε µια καθυστέρηση 5 λεπτών, ή οποιοδήποτε τρόπο µεταξύ αυτών των άκρων. Λόγω των πιθανών διαφορών στη λειτουργία στην ίδια µέση ταχύτητα κίνησης, άλλες µέθοδοι έχουν προσπαθήσει να ταξινοµήσουν τη λειτουργία οχηµάτων. Τα ταξίδια προσδιορίζονται από την ταχύτητα οχηµάτων, αλλά και από µια άλλη µεταβλητή που καθορίζει το ποσό µεταβολής ταχύτητας. Στο ελβετικό / γερµανικό εγχειρίδιο "Handbuch der Emissions faktoren des Strassenverkehrs", η δεύτερη µεταβλητή είναι µια παράµετρος περιγραφής του τύπου κατάστασης της κυκλοφορίας για τον οποίο ένας συντελεστής εκποµπών είναι εφαρµόσιµος. Για κάθε κατάσταση κυκλοφορίας, ρύπο και τύπο οχηµάτων (µια ταξινόµηση παρόµοια µε αυτήν που εµφανίζεται στον πίνακα 8), δίνεται ένας µοναδικός συντελεστής εκποµπών. Επειδή κάθε κατάσταση κυκλοφορίας συνδέεται µε µια ορισµένη µέση ταχύτητα κίνησης, είναι πιθανό να εµφανιστούν τα στοιχεία Handbuch από την άποψη της µέσης ταχύτητας κίνησης για τη σύγκριση µε τις συµβατικότερες καµπύλες ταχύτητας- εκποµπής (Σχήµα 3). Οι συντελεστές εκποµπών από το Handbuch εµφανίζουν ένα παρόµοιο γενικό πρότυπο µε εκείνο που παράγεται από την καµπύλη ταχύτητας- εκποµπής, αλλά δεν προσαρµόζονται σε µια τέτοια κανονική λειτουργία. Αυτό συµβαίνει επειδή κάθε µεµονωµένος παράγοντας αντιπροσωπεύει έναν καθορισµένο τύπο λειτουργίας οχηµάτων παρά τη µέση λειτουργία σε µια ορισµένη µέση ταχύτητα κίνησης. Κατά συνέπεια, στην περιοχή ταχυτήτων από 60 έως 80 χλµ./ ώρα, η καµπύλη ταχύτητας-εκποµπής παράγει ποσοστά εκποµπής µιας σχετικά στενής περιοχής (περίπου από 0,95 έως 1,1 g/km) ενώ εκείνοι από το Handbuch ποικίλλουν από 0,9 έως 2 g/km λόγω µεγάλης παραλλαγής συνθηκών λειτουργίας. Ρυθµός εκποµπών (g/km) Μέση ταχτητα (Km/h) Μέση ταχύτητα Handbuch ΣΧΗΜΑ 3: Σύγκριση ποσοστών εκποµπής από το Ελβετικό/ Γερµανικό Handbuch, και καµπύλη ταχύτητας - εκποµπής µονοξειδίου του άνθρακα, από µεσαίου µεγέθους πετρελαιοκίνητα οχήµατα Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 18

19 Ο τρίτος τύπος του παρόντος µοντέλου παραγωγής εκποµπής ρύπων χρησιµοποιεί µια δεύτερη αριθµητική µεταβλητή, µε την ταχύτητα οχηµάτων, προκειµένου να περιγραφεί η λειτουργία του οχήµατος λεπτοµερέστερα. Η δεύτερη µεταβλητή είναι συνήθως ο ρυθµός επιτάχυνσης, ή το προϊόν ταχύτητας και επιτάχυνσης (δίνει µια καλύτερη ένδειξη της ζήτησης ισχύος στη µηχανή από ότι η ταχύτητα µόνο). Αυτός ο τύπος µοντέλου δεν προσπαθεί πλέον να υπολογίσει τις µέσες εκποµπές για ένα ταξίδι, αλλά αναθέτει ένα ποσοστό εκποµπής σε κάθε στιγµιαίο συνδυασµό των δύο επιλεγµένων µεταβλητών (η κλίµακα είναι συνήθως ανά δευτερόλεπτο). Τα στοιχεία για αυτά τα στιγµιαία µοντέλα παράγονται από τις συνεχείς µετρήσεις ταχύτητας (από τις οποίες η δεύτερη λειτουργική µεταβλητή µπορεί να υπολογιστεί) και εκποµπές. Τα ποσοστά εκποµπής που αντιστοιχούν στις συνθήκες λειτουργίας σε συγκεκριµένες περιοχές συνδυάζονται για να παρέχουν ένα δισδιάστατο πίνακα συντελεστών εκποµπών, που ταξινοµείται από τις δύο λειτουργικές µεταβλητές. Η εφαρµογή αυτού του τύπου µοντέλου απαιτεί την εξειδίκευση του προφίλ ταχύτητας ενός ταξιδιού, και την ολοκλήρωση των συντελεστών εκποµπών που αντιστοιχούν µε κάθε έναν από τα δεύτερα ζευγάρια ταχύτητας και χρόνων επιτάχυνσης. Τα γενικευµένα αποτελέσµατα µπορούν να επιτευχθούν χρησιµοποιώντας µια διανοµή των ζευγαριών ταχύτητας και χρόνων επιτάχυνσης που βασίζονται σε µια ευρύτερη επιλογή της λειτουργίας από ένα ενιαίο ταξίδι. Ένα από τα πρώτα στιγµιαία µοντέλα που αναπτύχθηκαν ήταν το µοντέλο του Graz (DGV) (12). Αυτό το µοντέλο είναι µια µέθοδος υπολογισµού των εκποµπών οδικής κυκλοφορίας σε άµεσο συνδυασµό µε τις καταγραφές της οδήγησης προτύπων, και έχει χρησιµοποιηθεί για να αξιολογήσει τα ήπια µέτρα κυκλοφορίας (13). Μια παρόµοια προσέγγιση βασίζεται σε µετρήσεις, χρησιµοποιώντας το United States FTP 75 και τους κύκλους οδήγησης (14) εθνικών οδών. Ένα άλλο µοντέλο δηµιουργήθηκε µέσα στο πρόγραµµα Drive/Modem (15). Σε εκείνη την εργασία, 14 αστικοί κύκλοι οδήγησης αναπτύχθηκαν από την οδήγηση των προτύπων που καταγράφηκαν σε διάφορες ευρωπαϊκές πόλεις. Αυτοί οι κύκλοι χρησιµοποιήθηκαν έπειτα ως βάση για τις δοκιµές δυναµόµετρων που εκτελέσθηκαν σε 150 οχήµατα. Τα στοιχεία εκποµπής καταγράφηκαν συνεχώς, και οι µήτρες εκποµπής µε την ταχύτητα και τους χρόνους ταχύτητας παρήχθησαν. Ένα κοινό πρόγραµµα συντελεστή εκποµπών που διεξήχθη στη Γερµανία (16) και την Ελβετία (17) χρησιµοποίησε τα στιγµιαία στοιχεία εκποµπής για να δηµιουργήσει συντελεστές εκποµπών για τα επιβατικά αυτοκίνητα. Η βάση για τους πίνακες εκποµπής εκποµπών ήταν δοκιµές δυναµόµετρων σε περίπου 300 οχήµατα που χρησιµοποιούν το FTP 75, NEDC, US-Highway and German Autobahn cycles ως οδηγικά πρότυπα. Στα τελευταία έτη, είναι αυτός ο τρίτος τύπος µοντέλου εκποµπών που έχει λάβει πιθανώς την περισσότερη προσοχή από την ερευνητική κοινότητα, και θα µπορούσε να θεωρηθεί ως µεθοδολογία state of-the art (11). Μέρος της έρευνας πραγµατοποιήθηκε στην Ελβετία (18) (19), για να καθορίσει τη σειρά εφαρµογής της µεθοδολογίας και τις απαιτήσεις για τους πίνακες εκποµπών, καθώς επίσης και από το τεχνικό πανεπιστήµιο του Graz, από το INRETS (20), από το TRL, το οποίο ερεύνησε τη χρήση αυτών των µοντέλων για να αξιολογήσει τα µέτρα ήπιας κυκλοφορίας και άλλα διοικητικά µέτρα κυκλοφορίας, και στη Σουηδία, από το πανεπιστήµιο του Lund, στα αστικά οδηγικά πρότυπα (70). Οι στόχοι της πρόσφατης έρευνας είναι να επιτευχθεί ένας καλύτερος καθορισµός της σειράς εφαρµογής των διαθέσιµων στιγµιαίων στοιχείων εκποµπής, καθώς επίσης και να βελτιωθούν τα ίδια τα µοντέλα. Εντούτοις, για διάφορους λόγους, η καθιερωµένη µέθοδος που βασίζεται στις λειτουργίες εκποµπής µέσης ταχύτητα κίνησης είναι ακόµα η κυρίως χρησιµοποιούµενη για την εφαρµογή σε µια στρατηγική κλίµακα. Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 19

20 Στην πραγµατικότητα, τα ευρωπαϊκά ερευνητικά προγράµµατα που πραγµατοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών σε αυτήν την περιοχή έφθασαν στα ακόλουθα βασικά συµπεράσµατα: η ποιότητα του χρησιµοποιούµενου πίνακα εκποµπών (δηλαδή πια οδηγικά πρότυπα χρησιµοποιούνται για να παράγουν τα στοιχεία εκποµπών) διαδραµατίζει έναν σηµαντικό ρόλο η χρήση των στιγµιαίων προσεγγίσεων εκποµπής συστήνεται όπου η οδηγική συµπεριφορά και η δυναµική είναι σηµαντικού ενδιαφέροντος (τα µοντέλα µέσης ταχύτητα κίνησης δεν είναι κατάλληλα για τέτοιες στοιχειώδεις εργασίες) Η πιο κατάλληλη µεθοδολογία υπολογισµού εξαρτάται από την εφαρµογή. Για τις περισσότερες εφαρµογές (π.χ. για την εφαρµογή σε µια στρατηγική κλίµακα), οι συντελεστές εκποµπών βασίζονται στην µέση ταχύτητα κίνησης και σε ένα σύνολο χαρακτηριστικών καταστάσεων κυκλοφορίας, που θα επιτρέψουν τις εκτιµήσεις εκποµπής να γίνουν µε ικανοποιητική ακρίβεια. Αλλά υπάρχουν ορισµένες περιοχές, όπου οι αλλαγές εκποµπής οφείλονται στις αλλαγές στην οδήγηση και στην δυναµική, και πρέπει να υπολογιστούν (π.χ. ήπια κυκλοφορία): σε τέτοιες περιπτώσεις απαιτείται η χρήση των στιγµιαίων µοντέλων εκποµπής προκειµένου να επιτευχθούν τα πιο αξιόπιστα αποτελέσµατα. Κατηγοριοποίηση οχηµάτων Οι αποδόσεις εκποµπών διαφορετικών τύπων οχήµατος ποικίλλουν αρκετά, έτσι είναι απαραίτητο να καθιερωθεί µια ταξινόµηση στην οποία τα οχήµατα κάθε τύπου παρουσιάζουν ικανοποιητική οµοιογένεια που αντιµετωπίζεται ως ενιαία οµάδα. Οι συντελεστές εκποµπών πρέπει να συνδυαστούν µε στοιχεία κυκλοφοριακής δραστηριότητας για να παρέχουν εκτιµήσεις εκποµπής, και έτσι η ταξινόµηση εκποµπής πρέπει να είναι συµβατή µε εκείνους που χρησιµοποιούνται στις κυκλοφοριακές στατιστικές. Τα βασικά κριτήρια που περιλαµβάνονται στην ταξινόµηση είναι: ο τύπος οχήµατος (LDV, HDV), το µέγεθος οχήµατος (κυβισµός, βάρος κλπ.), το επίπεδο ελέγχου εκποµπής (βάση των βαθµίδων της Ευρωπαϊκής νοµοθεσίας για τον έλεγχο των ρύπων), το καύσιµο (ντίζελ, LPG κλπ.), η µηχανή (δίχρονες, τετράχρονες), ο σκοπός λειτουργίας (Ι.Χ., φορτηγό, λεωφορείο). Για να προσδιοριστούν τα επίπεδα ελέγχου εκποµπών τα έτη εισαγωγής τροποποιήσεων της Ευρωπαϊκής νοµοθεσίας µπορούν να σχετιστούν µε τα έτη έκδοσης των µοντέλων των οχηµάτων. Ο συσχετισµός αυτός θα πρέπει να θεωρηθεί ενδεικτικός για το λόγο ότι υπάρχουν µικρές διαφορές στις διαδικασίες στα διάφορα κράτη-µέλη. Μερικοί από τους τύπους αναφέρονται σε µελλοντικά οχήµατα: είτε τα πρότυπα οχήµατα που θα εισαχθούν στο µέλλον µετά από προτεινόµενες αλλαγές στη νοµοθεσία, είτε τα οχήµατα ελέγχου εκποµπής που θα χρησιµοποιούν νέα καύσιµα και τεχνολογίες µηχανών. Περιβάλλον, Ενέργεια και Μεταφορές 20