Projekt Foresight: Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku Przegląd rozwojowych metod oszczędności energii w transporcie Prof.dr hab.inż. Sylwester Markusik Katowice, czerwiec 2009 r.

Zużycie energii według sektorów gospodarki w krajach UE-27 w 2005 r Założenia: Zrównoważony rozwój technologiczny transportu w Polsce - rozwój techniczny środków transportu, - poprawa usług transportowych, - zaspokojenie potrzeb transportowych, - innowacyjność w rozwoju infrastruktury transportowej. Zużycie energii według sektorów gospodarki w krajach UE-27 w 2005 r

Energochłonność w różnych gałęziach transportu w UE w 2005 r. Ograniczenie energochłonności, w warunkach powszechnej deficytowości dóbr, stanowić będzie jeden z kluczowych celów w zakresie gospodarowania zasobami.

Wiodące technologie transportowe na świecie: Nowe technologie w transporcie wykreują środki transportu powodujące oszczędności w zużyciu energii oraz mniejszą emisję zanieczyszczeń do atmosfery, Nowe systemy organizacyjne, zwiększą popyt na transport publiczny, zmniejszając zapotrzebowanie na transport indywidualny. Ad.1. Te działania będą prowadzone w krajach o wysoce rozwiniętych technologiach, Ad.2. Te działania wystąpią w Polsce, na zasadach zakupu obcych licencji bądź własnej myśli technicznej.

Niskopodłogowy dwusystemowy pojazd szynowy firmy Stadler typu FLIRT 1. Transport szynowy 1.1. Technologie tramwajowo-kolejowe i lekkich kolei miejskich w obsłudze obszarów metropolitalnych Rodzaje takich pojazdów: - elektryczne zespoły trakcyjne, - autobusy szynowe (szynobusy), pojazdy dwusystemowe ( połączenie ruchu kolejowego- normalnotorowego z ruchem tramwajowym), pojazdy o napędzie hybrydowym (spalinowo-elektrycznym). Niskopodłogowy dwusystemowy pojazd szynowy firmy Stadler typu FLIRT

1.2. Technologie miejskich kolei podwieszonych Sieć transportowa typu MISTER masa własna – max 300 kg, średnia prędkość komunikacyjna w mieście – 50 km/h, max prędkość projektowa (na dalsze odległości) ~ 200 km/h, objętość kabiny – 4 m3,

1.3. Technologie szybkich połączeń kolejowych w ruchu regionalnym Systemy kolei magnetycznej: a) japoński (MAGLEV), b) niemiecki (TRANSRAPID)

1.4. Technologie intermodalne a) transport kombinowany (szynowo-drogowy); b) system „ruchomej drogi” (Rolling Highway; Ro-La) c) system „na barana” (Huckepack lub Piggyback) – jeden na drugim d) system „bimodalny” – transport naczep samochodowych koleją i samochodem

Zasada funkcjonowania ruchomego peronu 1.5. Technologie ruchomych peronów Zasada funkcjonowania ruchomego peronu

Zmniejszenie emisji CO2 mieszaniny CNG+H2 w porównaniu z benzyną Rodzaje ogniw paliwowych: ogniwo paliwowe z membraną do wymiany protonów (Proton-exchange membrane fuel cell - PEMFC), odwracalne ogniwo paliwowe (Reversible Fuel Cell - RFC), bezpośrednie ogniwo metanolowe (Direct-methanol fuel cell - DMFC), ogniwo paliwowe z zestalonym elektrolitem tlenkowym (Solid-oxide fuel cell - SOFC), ogniwo paliwowe ze stopionym węglanem (Molten-carbonate fuel cell - MCFC), ogniwo paliwowe z kwasem fosforowym (Phosphoric-acid fuel cell - PAFC), alkaliczne ogniwo paliwowe (Alkaline fuel cell - AFC). 2. Transport drogowy 2.1. Silniki i układy napędowe Zmniejszenie emisji CO2 mieszaniny CNG+H2 w porównaniu z benzyną

2.2. Pojazdy hybrydowe i elektryczne Przykłady środków transportu z nowoczesnym napędem hybrydowym: a) samochód osobowy: Toyota Prius, b) autobus komunikacji miejskiej: Solaria Turbino 18 Hybrid General Motors: odwrócony napęd hybrydowy (model Volt), w którym do napędu służy silnik elektryczny, czerpiący energię z lekkich i pojemnych akumulatorów litowo- jonowych.

2.3. Inteligentne Systemy Transportowe (telematyka) a) Technologie pobierania opłat za korzystanie z infrastruktury drogowej: manualne pobieranie opłat, mikrofalowe, oparte o technologie satelitarne (Satellite Based Tolling). b) system kart miejskich lub biletów elektronicznych, c) teleinformatyczne zarządzanie systemami transportowymi

2.4. Zaawansowane struktury materiałowe i materiały stosowane w pojazdach drogowych a) Nowe stale HSS to stal o wysokiej wytrzymałości, EHSS to jest stal o podwyższonej wytrzymałości, UHSS to stal o bardzo wysokiej wytrzymałości. b) Aluminium i konstrukcje przekładkowe (Sandwitch) i wypełnienia piankowe c) Kompozyty d) Nanotechnologie e) Biomateriały Zastosowanie nanomateriałów na konstrukcje samochodów

Dojrzałe technologicznie rozwiązania, które mogą być w wdrażane w latach 2015- 2025: bezpoślizgowe nawierzchnie, stosowanie odpadów przy budowie dróg (np.: zużyte opony), kolektory energii słonecznej służące podgrzewaniu nawierzchni dróg i usuwania lodu, nawierzchnie dróg absorbujące hałas w osiedlach, systemy nawigacji satelitarnej i kontroli ruchu drogowego, systemy zarządzania drogowymi miejscami postojowymi, podziemna infrastruktura do przewozów ładunków drogowych.

3. Transport lotniczy Prace rozwojowe koncentrować się będą na trzech wzajemnie komplementarnych obszarach : 1. Jako priorytetowe traktowane są badania naukowe ujęte w 7. Programie Ramowym, wraz z projektem – wspólną inicjatywą technologiczną „Czyste Niebo”. Celem tego projektu jest redukcja do roku 2020 zużycia paliwa, a tym samym emisji CO2 w przeliczeniu na 1 pkm o 50%, emisji NOx o 80% podczas startu i lądowania i redukcji niespalonych wodorotlenków i emisji tlenku węgla o 50%, jak również redukcja hałasu. 2. Stworzenie jednolitej europejskiej przestrzeni powietrznej SES (Single European Sky), dzięki której nastąpi zmiana zasad zarządzania ruchem lotniczym w Europie. Wymagać to będzie modernizacji systemu. Zmiany mają doprowadzić do zmniejszenia emisji o 10% na jeden lot. 3. Włączenie lotnictwa do europejskiego systemu handlu emisjami (ETS).

Jako podstawowe zagrożenie dla środowiska naturalnego stwarzane przez transport lotniczy uznaje się jego wpływ na zmiany globalnego klimatu, zwłaszcza poprzez: emisję gazów cieplarnianych, szczególnie dwutlenku węgla, emisję aerozoli, szczególnie siarczanów, tworzenie smug kondensacyjnych wpływających na rozwój chmur typu cirrus, powstawanie tlenków azotu, które przyczyniają się do powstania ozonu i pośrednio niszczą metan w górnej troposferze.

W lotnictwie cywilnym współczesne procesy innowacyjne obejmują: 1) koncepcje nowej generacji samolotów, 2) nowej generacji wyposażenie nawigacyjne tradycyjnych samolotów, oraz oparte na technologiach informatycznych i satelitarnych systemy organizacji ruchu lotniczego, 3) nowej generacji lotniska i lądowiska. Wśród obserwowanych trendów innowacyjnych w tej gałęzi jako najważniejsze można wymienić: koncepcje i prototypy samolotów pionowego startu o zmiennej geometrii skrzydeł, nowej generacji sterowce towarowe, konstrukcje samolotów przyjaznych dla środowiska o niskiej emisji hałasu i CO2, oraz samoloty nowej generacji typu „latające skrzydło” (bez tradycyjnego kadłuba), bardzo duże samoloty pasażerskie (typu Airbus 380, prototypowy na tysiąc miejsc nowy Boeing 797), eksperymentalny samolot Boeinga i NASA X-48B) dla zmniejszenia liczby startów i lądowań na lotniskach i ograniczenia na nich kongestii, fuzje wielkich lotnisk z miastami i przekształcanie ich w centra logistyczne, technologie zautomatyzowanego bezpiecznego sterowania ruchem lotniczym.

Najbardziej obiecujące koncepcje to: lotniska na sztucznych wyspach (Offshore Airports), technologie przyspieszonej samoobsługowej odprawy podróżnych w terminalach lotniczych, nowe koncepcje szybkiej odprawy bagażu podróżnych, nowe koncepcje konstrukcji budynków lotniskowych, nowe koncepcje transferu podróżnych do i z lotniska.

Poszukiwania nowych źródeł napędu: samolot na energię słoneczną (HP-SIA Solar Impulse )

4. Transport wodny 4.1. Żegluga śródlądowa Na uwagę zasługują tu takie technologie jak: koncepcje nowej generacji statków śródlądowych, w tym kontenerowych statków śródlądowych energooszczędnych i czystych pod względem ekologicznym, statków typu ro-ro, catamaran lub articulated container vessel, statków przystosowanych do żeglugi na płytkich drogach wodnych, rozwiązania promujące przeniesienie ładunków z transportu samochodowego do wodnego śródlądowego, nowoczesne systemy i technologie informacji rzecznej, nowe technologie żeglugi śródlądowej w warunkach zimowych.

4.2. Żegluga morska oddziaływanie na porty, przeładunek towarów masowych, gospodarka odpadami ze statków, ograniczenie tonażu statków, rozwój systemów intermodalnych. Nowe technologie w tym transporcie to: projektowanie i budowa szybkich statków pasażerskich, prędkości 35-45 węzłów i superszybkich statków kontenerowych o prędkości powyżej 50 węzłów, wdrażanie zaawansowanych systemów bezpieczeństwa żeglugi morskiej, koncepcje przyjaznych dla środowiska statków, napędzanych sprężonym gazem ziemnym, zautomatyzowane operacje kontenerowe w portach, koncepcje zautomatyzowanych systemów logistycznych w portach morskich i nowej generacji kontenerów (kontenerów składanych ).

Dziękuję za uwagę Wnioski 1. Wynalazki wprawdzie pozwoliły ludziom łatwiej i szybciej docierać do trudno dostępnych miejsc, ale nie rozwiązały problemów transportowych w miejscach wysoce zurbanizowanych, gdzie powszechnie występuje zjawisko kongestii. Problemy transportowe na obszarach zurbanizowanych pokazują, że istnieją granice postępu, jakiego w transporcie można dokonać wdrażając nowe rozwiązania techniczne i technologiczne. 2. Polityka zrównoważonego rozwoju powinna zapewniać nie więcej niż 50% udziału samochodów osobowych w podróżach realizowanych łącznie tymi pojazdami i transportem zbiorowym. Polska w dużej mierze w następnych latach będzie raczej konsumentem ( licencjobiorcą) cudzej myśli technicznej w zakresie nowych środków transportu. 4. Wprowadzanie nowych systemów organizacyjnych w transporcie będzie w Polsce następowało relatywnie szybko, ze względu na fakt, że staliśmy się jednym spójnym organizmem gospodarczym z Unią Europejską i światem, w którym drożność i wydajność transportu posiada kapitalne znaczenie. Dziękuję za uwagę