Нөлдік эмиссиялық көліктер: түрлері мен ерекшеліктері

Кіріспе

Көліктің түрі

Нөлдік эмиссиялық көлік, немесе ЗКК – бұл бортындағы қуат көзінен түтін газы немесе басқа да зиянды заттарды шығармайтын көлік. Калифорниялық анықтамаға сәйкес, бұл барлық мүмкін операциялық режимдер мен жағдайларда да осылай болуы керек. Мұның себебі, мысалы, суық старт кезінде іштен жану қозғалтқыштары ең көп зиянды заттарды шығарады. Көптеген елдер мен штаттарда көліктік жүк парниктік газдардың (ПГ) және басқа да зиянды заттардың негізгі көзі деп аталады. Сондықтан оны азайту қажеттігі саяси тұрғыдан маңызды.

Терминология

Денсаулыққа және қоршаған ортаға зиянды ластаушы заттарға бөлшектер (көмір шаңы), көмірсутектер, көміртек монооксиді, озон, қорғасын және азот оксидтерінің түрлері жатады. Калифорния Әуе ресурстарын басқару кеңесінің (CARB) немесе АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің (EPA) бастапқы анықтамаларында шығарындылар деп есептелмесе де, терминдің қазіргі қолданылуында ұшпа органикалық қосылыстар, бірнеше ауадағы зиянды заттар (әсіресе 1,3-Бутадиен) және көмірқышқыл газы және басқа да парниктік газдар сияқты жаһандық ластаушы заттар да бар. Түрлі қуат көздеріне ие, шығарындысы жоқ көліктердің мысалы ретінде велосипедтер, электр велосипедтер және гравитациялық жарыс машиналарын атауға болады.

Автокөлік

Сонымен қатар, басқа да аккумуляторлық электр көліктері, олар шығарындыларды электр энергиясы өндірілетін жерге ықшамдатуы мүмкін (егер электр энергиясы көмір немесе табиғи газ электр станцияларынан түсетін болса – су электр станциялары, жел энергиясы, күн энергиясы немесе ядролық электр станцияларынан емес); сондай-ақ, сутекпен жұмыс істейтін отын жасушалы көліктер, олар шығарындыларды сутек өндірілетін жерге ықшамдатуы мүмкін. Бұл сутекті ішкі жану қозғалтқышы бар көліктерді қамтымайды, себебі олар белгілі бір шығарындыларды бөліп шығарады (толығымен шығарындысыз болғанына қарамастан). Сондай-ақ, 100% биоотынмен жұмыс істейтін көліктер де кірмейді, өйткені олар да, жалпы көміртегі бейтарап болғанына қарамастан, құбырлық газдарды бөліп шығарады. Осы анықтамаға өндіріс процесінен туындайтын шығарындылар кірмейді, және өндіріс кезінде туындайтын шығарындылар көліктің пайдалану мерзімінде туындайтын шығарындылармен шамалас делінеді. Дегенмен, бұл көліктер әзірлеудің бастапқы кезеңдерінде, ал технологияның дамуымен, өнеркәсіптің өсуімен, жаппай өндіріске көшумен және жеткізу тізбегінде жаңаруға қабілетті энергияны кеңінен пайдалану арқылы өндіріс шығарындылары азаюы мүмкін.

Құдықтан доңғалаққа шығарындылар

Калифорнияның ауа ресурстары жөніндегі кеңесі (CARB) алғаш рет қолданған нөлдік эмиссиялар немесе ZEV термині тек моторлы көліктің бортындағы қуат көзінен шығатын эмиссияларды білдіреді. Сондықтан CARB анықтамасы көлік құралын пайдалану кезінде шығатын ластаушы заттарды ғана есепке алады, ал таза ауаның пайдасы көбінесе жергілікті болады, себебі батареяларды зарядтауға пайдаланылатын электр энергиясының көзіне байланысты ауа ластаушы заттардың эмиссиялары электр энергиясын өндіру зауыттары орналасқан жерге ауыстырылады. Кең көлемде қарастырғанда, ZEV-тің дөңгелектен шығаратын эмиссиялары жоқ немесе нөлдік болуы үшін батареяларды зарядтауға пайдаланылатын электр энергиясы жел, күн, су электр станциясы немесе ядролық энергия сияқты жаңаруға жарамды немесе таза көздерден алынуы керек. Басқаша айтқанда, егер ZEV-тер шикізат отынымен жұмыс істейтін электр станциялары өндірген электр энергиясымен зарядталса, оларды нөлдік эмиссия деп санауға болмайды. Дегенмен, электрмен жұмыс істейтін көліктердің таралуы электр көліктерінің батареяларын зарядтауға басқаша пайдалануға болмайтын артық электр энергиясынан зарядтау жүйелерін дамытуға көмектеседі. Мысалы, электр энергиясына сұраныс түнгі уақытта ең төмен болады және осы уақытта өндірілген артық электр энергиясын электр көліктерінің батареяларын зарядтауға пайдалануға болады. Айта кеткен жөн, жел турбиналары немесе күн панельдері сияқты жаңаруға жарамды энергия көздері, шикізат отынымен жұмыс істейтін электр станцияларымен салыстырғанда, өндірілген электр қуатының мөлшері жағынан аз бақыланады; жаңаруға жарамды энергия көздерінің көпшілігі үздіріссіз энергия көздері болып табылады. Сондықтан, осы ресурстарды дамыту электр көліктерін дамыту арқылы тиімдірек пайдаланылатын артық энергияға әкеледі. Сонымен қатар, көптеген электр көліктері регенеративті тежегіштер мен басқа да оңтайландыру жүйелерінен пайдалана алады, бұл осы көліктердің энергия тиімділігін арттырады. Отын жасушасымен жұмыс істейтін көліктер (ОЖК) энергияның тұрақты көздерін дамытуда одан да көп көмек көрсете алады, себебі бұл көліктер отын ретінде сутегін пайдаланады. Қысылған сутегі энергияны сақтау элементі ретінде пайдалануға болады, ал электр энергиясы батареяларда сақталуы керек. Сутегі электролиз арқылы электр энергиясымен өндірілуі мүмкін, ал бұл электр энергиясы жасыл көздерден алынуы мүмкін. Сутегі жергілікті жерде өндірілуі мүмкін, мысалы, жел электр станцияларында өндірілген электр энергиясы қажет болмаған кезде, немесе желіден алынған артық электр энергиясын пайдаланып электр энергиясын өндіру үшін желіге қосылуы мүмкін, мысалы, сутегі сорғы станцияларында. Нәтижесінде, ОЖК-терді дамыту ұзақ мерзімді перспективада тұрақты даму мен парниктік газдар эмиссиясын азайту жолындағы маңызды қадам болуы мүмкін. Басқа елдерде ZEV-тің әртүрлі анықтамалары бар, атап айтқанда, жақында парниктік газдарды қосу, себебі көптеген еуропалық ережелер қазір СО2 эмиссияларын реттейді. CARB-тің парниктік газдарды реттеудегі рөлі 2004 жылы 2002 жылғы Певли заңының (AB 1493) негізінде басталды, бірақ сот процестері мен 2007 жылы EPA талап етілген бас тарту арқылы тоқтатылды. Калифорнияның 2006 жылғы «Глобалды жылынуға қарсы шешімдер туралы» (AB 32) Заңы CARB-қа қосымша жауапкершіліктер берді, оған көміртегі аз отын стандарттарын белгілеу міндеті кіреді. Көлік құралдарын өндіру процестерінен шығатын парниктік газдар мен басқа да ластаушы заттар. Өндірістен шығатын эмиссиялар, тіпті бензинмен жұмыс істейтін көліктерде де, құбырдан шығатын эмиссиялардан әлдеқайда көп. ZEV-тің климатқа тигізетін әсері туралы көптеген есептер осы өндірістік эмиссияларды ескермейді. АҚШ-тың қазіргі энергия қосындысын ескере отырып, ZEV бір шақырым жүргенде орташа есеппен 58% көмірқышқыл газы эмиссиясын азайтады. Басқа елдердегі қазіргі энергия қосындыларын ескере отырып, мұндай эмиссиялар Ұлыбританияда 40% - ға, ал Қытайда 19% - ға төмендеуі күтілуде.

The term zero emissions or ZEV, as originally coined by the California Air Resources Board (CARB), refers only to motor vehicle emissions from the onboard source of power. Therefore, CARB's definition is accounting only for pollutants emitted at the point of the vehicle operation, and the clean air benefits are usually local because depending on the source of the electricity used to recharge the batteries, air pollutant emissions are shifted to the location of the electricity generation plants. In a broader perspective, the electricity used to recharge the batteries must be generated from renewable or clean sources such as wind, solar, hydroelectric, or nuclear power for ZEVs to have almost none or zero well to wheel emissions. In other words, if ZEVs are recharged from electricity generated by fossil fuel plants, they cannot be considered as zero emissions. However, the spread of electrical powered vehicles can help the development of systems for charging the EV batteries from excess electricity which cannot be used otherwise. For instance, electricity demand is lowest at night and the excess generated electricity at this time can be used for recharging the EVs' batteries. It's worth mentioning that renewable sources such as wind turbines or solar panels are less controllable in terms of the amount of generated electricity compared to fossil fuel power plants; most renewable energy sources are intermittent energy sources. Therefore, development of these resources will lead to excess energy which can be better used by development of EVs. Moreover, most EVs can benefit from regenerative brakes and other optimization systems which increases the energy efficiency in these vehicles. Fuel cell vehicles (FCVs) can help even more in terms of the development of sustainable energy sources because these cars use hydrogen as their fuel. Compressed hydrogen can be used as an energy storage element, while electricity must be stored in batteries. The hydrogen can be produced by electricity through electrolysis, and this electricity can come from green sources. Hydrogen can be produced in situ, e. g. excess at wind farm when the generated electricity is not needed, or it can be connected to the grid to use the excess electricity from the grid and produce electricity, e. g. at hydrogen pump stations. As a result, development of FCVs can be a big step toward sustainable development and reducing GHG emission in a long term perspective. Other countries have a different definition of ZEV, noteworthy the more recent inclusion of greenhouse gases, as many European rules now regulate CO2 emissions. CARB's role in regulating greenhouse gases began in 2004 based on the 2002 Pavley Act (AB 1493), but was blocked by lawsuits and by the EPA in 2007, by rejecting the required waiver. Additional responsibilities were granted to CARB by California's Global Warming Solutions Act of 2006 (AB 32), which includes the mandate to set low carbon fuel standards. Greenhouse gases and other pollutant emissions are generated by vehicle manufacturing processes. The emissions from manufacturing are many factors larger than the emissions from tailpipes, even in gasoline engine vehicles. Most reports on ZEVs' impact to the climate do not take into account these manufacturing emissions,

Considering the current U. S. energy mix, a ZEV would produce an average 58% reduction in carbon dioxide emissions per mile driven. Given the current energy mixes in other countries, it has been predicted that such emissions would decrease by 40% in the U. K. and 19% in China.

Эмиссиясы жоқ көлік құралдарының түрлері

Жануарлар мен адам күшімен жүретін көліктерден басқа, аккумуляторлық электр көліктер (автомобильдер, ұшақтар және қайықтарды қамтиды) да жоғарыда аталған ластағыштарды және пайдалану кезінде CO2 газын шығармайды. Бұл қасиет, әсіресе, халық тығыз қоныстанған аймақтарда маңызды, себебі тұрғындардың денсаулығына күрт әсер етуі мүмкін. Дегенмен, ZEV көліктерін қуаттандыру үшін отын өндірісі, мысалы, табиғи отыннан сутегі өндіру, дәстүрлі жанармаймен жүретін көліктің шығарындыларынан гөрі, бір мильге шығарылатын эмиссия мөлшері артық болуы мүмкін. ZEV көлігін пайдаланумен байланысты эмиссияның салдарларын түсіну үшін, бастапқы ресурс алудан бастап дөңгелекке дейінгі толық өмірлік циклді бағалау қажет.

Велосипедтер

XIX ғасырдың ортасында велосипедтерге ие болу кеңінен таралды (велосипедтік жарылыс кезінде) – көліктердің жаппай қолданылуынан бұрын. 1960 жылдары Flying Pigeon велосипеді планетадағы ең көп таралған механикалық көлік құралына айналды. Қазір Қытайда шамамен 210 миллион электр велосипед бар.

Автокөлік

Segway Personal Transporters – екі дөңгелекті, өздігінен теңгерілетін, аккумулятормен жұмыс істейтін құралдар, олар орташа американдық автомобильге қарағанда он бір есе энергияны тиімдірек пайдаланады. Екі литий-иондық аккумуляторы бар Segway PT жұмыс істеген кезде зиянды газдар шығармайды және стандартты розеткадан зарядталғанда өте аз электр энергиясын қолданады.

Теңізші

Жел қуатымен жұмыс істейтін жер көліктері бар (жел турбиналары мен желкендерді пайдаланады). Қайықтар мен басқа да су кемелері үшін шығарындысыз қозғалта алатын қалыпты және арнайы желкендер (роторлық желкендер, қанатты желкендер, турбо желкендер, аспан желкендері) бар. "Ллойдс Регистр" аммиак отынымен жүретін кеме жасау үшін компаниялардың консорциумымен серіктестік құрды.

Ауа

Электр ұшағы – электр қозғалтқыштарымен қоздырылатын ұшақ. Электр энергиясы батареялар, жер үстілік электр кабельдері, күн панельдері, ультраконденсаторлар, отын жасу элементтері және қуат сәулеленуі сияқты әртүрлі тәсілдермен берілуі мүмкін. 2015 және 2016 жылдар аралығында Solar Impulse 2 күн энергиясын қолдана отырып, Жер шарының айналасын ұшып өтті.

Қоғамдық көлікке субсидиялар

Жапониядағы қоғамдық көлік, өрескел экологиялық алаңдаушылықтың артуына байланысты, нөлдік эмиссия бағытында дамуда. Honda компаниясы, қозғалыс энергиясын өндіруге арналған жаттығу машиналарын артқы бөлігінде орналастырылған концептуалды автобусты ұсынды. Қоғамдық көліктегі жиі тоқтаулар мен жүріс сипаты ескерілгенде, болашақта регенеративті тежеу жүйесі қоғамдық көліктерде қолданылуы мүмкін.

Электрлі көліктерді дамытуға субсидиялар

Оңтүстік Африка қалаларындағы көміртегі эмиссиясын және шудың ластануын азайту мақсатында Оңтүстік Африка Ғылым және технология министрлігі (DST) және басқа да жеке инвестициялар 5 миллион АҚШ долларын Инновациялық қор арқылы Joule жобасын дамытуға бөлді. Joule – 2014 жылы шығару жоспарланған бес орындық автомобиль. Бірақ компания 2012 жылы жұмысын тоқтатты.

Төмен және нөлдік шығарынды аймақтары

Бірнеше қалада төмен шығарынды аймақтар енгізілді. 2019 жылы басталып, 2023 жылы кеңейтілуі жоспарланған Лондонның Ultra Low Emission Zone (ULEZ) аймағы, ULEZ шығарын стандарттарына сәйкес келмейтін көліктерді пайдалану үшін күнделікті төлем ставкалары белгілеу арқылы таза көліктерді кеңінен қолдануға ынталандырады және осы процесті жеделдетеді.