Prozkoumejte všechny služby z energetického sektoru, které nabízí platforma ENERGY-HUB

Úspory energie v dopravě

09. 03. 2020
14:00
PRO-ENERGY Jiří Pohl

Úspory emisí CO2 v dopravě jsou nutností. Řešením je elektrifikace dopravy a zejména přesun přepravy ze silnic na železnice.

# paliva
# elektřina
# emise
# doprava
Úspory energie v dopravě

ABSTRACT: Primary energy consumption and CO2 emissions from transport have been slightly increasing. The Solution is to move traffic from roadways to electric railways.


 

Dne 13. ledna 2020 schválila vláda ČR Vnitrostátní plán České republiky v oblasti energetiky a klimatu. Ten má dva podstatné cíle:

  • zvyšováním energetické účinnosti snížit v období 2021 až 2030 konečnou spotřebu energie v ČR o 462 PJ (kumulativní hodnota), což znamená při rovnoměrném plnění vytvářet každoročně 8,4 PJ/rok nových úspor konečné spotřeby energie,

  • snížit v rozmezí let 2021 až 2030 antropogenní produkci oxidu uhličitého ze 116 Mt CO2 eqv./rok na 104 Mt CO2 eqv./rok, což znamená při rovnoměrném plnění vytvářet každoročně­1,2 Mt CO2 eqv./rok nových úspor produkce oxidu uhličitého.

Nepochybně i díky účelně zvoleným podpůrným programům ze strany MPO ČR a MŽP ČR se v období do roku 2020 v oblastech průmyslu a domácností podařilo dosáhnout významných úspor konečné spotřeby energie i produkce oxidu uhličitého.


SPOTŘEBA ENERGIE A EMISE CO2 V DOPRAVĚ STÁLE ROSTOU

Zcela opačně se však vyvíjela doprava. V posledních pěti statisticky vyhodnocených letech (2013 až 2017) docházelo v ČR k soustavnému růstu konečné spotřeby energie v dopravě, a to v průměru každoročně o 9,2 PJ/rok, tedy o 3,8 % k základu roku 2013 (viz obr. 1).

S ohledem na velmi špatnou strukturu energie pro dopravu v ČR (98 % uhlovodíková paliva, zejména fosilní, jen 2 % elektřina, použitá téměř výhradně pro železnici a pro městskou hromadnou dopravu) dochází v ČR též k soustavnému růstu produkce oxidu uhličitého v dopravě, a to v průměru každoročně o 0,6 Mt CO2/rok.

V roce 2016 překonala v ČR konečná spotřeba energie v dopravě (269 PJ/rok) konečnou spotřebu energie v průmyslu (268 PJ/rok). Současná (předpoklad roku 2020) produkce oxidu uhličitého v dopravě na úrovni 21 Mt CO2/rok je již více než dvojnásobkem produkce oxidu uhličitého v průmyslu (zhruba 9 Mt CO2/rok).

Pokračování tohoto trendu je nepřijatelné. Není možné připustit, aby konečná spotřeba energie v dopravě rostla rychleji (ročně o 9,2 PJ/rok), než má být v celém národním hospodářství ušetřeno (ročně o 8,4 PJ/rok).

Obrázek č. 1: Vývoj konečné spotřeby energie v ČR
Zdroj: Souhrnná energetická bilance ČR, MPO ČR 2019
 

ZTRÁTOVÉ TEPLO ZE SPALOVACÍCH MOTORŮ

Analýza využití energie v dopravě přináší výsledky, které jsou základním vodítkem k hledání úspor. Konečná spotřeba energie v dopravě v roce 2020 v předpokládané celkové úrovni podle trendu posledních let 305 PJ/rok (85 TWh/rok) má směrnou strukturu dílčích složek (viz obr. 2):

ztrátové teplo spalovacích motorů 69 %­(209 PJ/rok, respektive 58 TWh/rok),

  • valivý odpor 10 % (32 PJ/rok, respektive 9 TWh/rok),

  • aerodynamický odpor 12 % (38 PJ/rok, respektive 11 TWh/rok),

  • ztráty brzděním 5 % (16 PJ/rok, respektive 4 TWh/rok),

  • ztráty v pohonu 3 % (10 PJ/rok, respektive 3 TWh/rok).

Z výše uvedeného přehledu je zřejmé, že největší část energie paliva použitého v dopravě (zhruba dvě třetiny) se proměňuje na ztrátové teplo spalovacích motorů. To je fyzikální skutečnost, daná fyzikálními vlastnostmi tepelného cyklu. V součtu všech dopravních prostředků v ČR tyto ztráty energie (209 PJ/rok) převyšují dvojnásobně energií tepla dodávaného teplárnami v ČR všem externím odběratelům (89 PJ/rok).

V době, kdy si uvědomujeme nutnost snížit spotřebu energie, zejména získávané z fosilních paliv, je neúnosné nadále používat spalovací motory (respektive tepelné stroje všeobecně) tam, kde nelze využít jejich ztrátové teplo, neboť na mechanickou práci proměňují zhruba jen jednu třetinu energie paliv. Své místo mají tepelné stroje jen ve stacionárních aplikacích, kde existuje možnost využít ztrátové teplo (typicky: kogenerační jednotky), nikoliv v mobilních aplikacích, kde tato možnost není.

SNÍŽENÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI DOPRAVY FORMOU JEJÍ ELEKTRIZACE

S cílem snížit energetickou náročnost čeká dopravu v celé šíři oboru přechod na elektrickou vozbu, a to ve třech variantách elektrického napájení:

  • liniové kontaktní napájení z trakčního vedení,

  • akumulátorová vozidla se statickým (za stání) či dynamickým (za jízdy) nabíjením,

  • otevřený vodíkový cyklus elektrolýza – palivový článek.

Každý z těchto systémů má své přednosti a své nedostatky, a tedy i své oblasti optimální aplikace:

  • Liniové elektrické napájení poskytuje nejvyšší výkony, vysokou účinnost a neomezený dojezd. Vyžaduje však vybudování pevných trakčních zařízení (trakčních napájecích stanic a trakčního vedení). Má své místo všude tam (a jenom tam), kde je silný a pravidelný dopravní provoz.

  • Akumulátorové napájení je vhodné pro dopravně méně využívané relace, na kterých se nevyplatí budovat pevná trakční zařízení. Limitem je délka dojezdu.

  • Také vodíkové napájení je vhodné pro dopravně méně využívané relace, na kterých se nevyplatí budovat pevná trakční zařízení. Předností je delší dojezd. Nevýhodou je však nízká účinnost energetické kaskády elektrolýza – palivový článek (cca 40 % oproti cca 90 % u lithiového akumulátoru). Proto jsou vodíkové aplikace bytostně spojeny s využíváním přebytků elektrické energie z obnovitelných zdrojů, které potlačují důsledky nízké účinnosti a tím i vyšší spotřeby primární elektrické energie.

Obrázek č. 2: Současná struktura konečné spotřeby energie v dopravě v ČR (směrné hodnoty, v PJ/rok) 


Obrázek č. 3: Potenciál energetického efektu dekarbonizace dopravy v ČR


NÁHRADA DOPRAVY AUTY ŽELEZNICÍ: ÚSPORA AŽ 7/8

Náhrada spalovacích motorů v pohonu dopravních prostředků elektrickým trakčním pohonem je vlivem jeho násobně vyšší účinnosti spojena s významným poklesem spotřeby energie. Proto je elektrizace významným nástrojem k docílení intramodálních úspor energie, tedy úspor energie v rámci jednoho druhu dopravy. V závislosti na způsobu napájení a charakteru jízdy (míra rekuperačního brzdění) je náhrada naftového pohonu elektrickou vozbou typicky spojena s poklesem spotřeby energie na 30 až 40 %.

Vedle intramodálních úspor energie existují v dopravě, a jsou velmi vydatné, i extramodální úspory energie. Ty vznikají při převedení přeprav z energeticky vysoce náročných druhů dopravy (typicky: automobily) na energeticky méně náročné druhy dopravy (typicky: železnice se zhruba třetinovou energetickou náročností, a to vlivem nižšího jízdního odporu).

Při kombinaci intramodálních a extramodálních úspor (například: náhrada automobilů poháněných spalovacími motory elektrickou železnicí) lze dosáhnout snížení energetické náročnosti na jednu osminu.

DEKARBONIZACE DOPRAVY SNÍŽÍ SPOTŘEBU ENERGIE V DOPRAVĚ NA TŘETINU

Dekarbonizace dopravy je spojena s intramodálními i extramodálními úsporami energie. Cílem je do roku 2050 snížit v ČR konečnou spotřebu energie v dopravě ze současné hodnoty 305 PJ/rok, respektive 85 TWh/rok, ve struktuře:

  • uhlovodíková paliva 298 PJ/rok, respektive 83 TWh/rok, (98 %),

  • elektřina 7 PJ/rok, respektive 2 TWh/rok, (2 %),

při stejných přepravních výkonech (140 mld. osbkm/rok a 60 mld. netto tkm/rok) na cílovou strukturu:

  • uhlovodíková paliva 0 PJ/rok, respektive 0 TWh/rok, (0 %)

  • elektřina 100 PJ/rok, respektive 28 TWh/rok, (100 %)

To přináší pokles konečné spotřeby energie v dopravě v ČR na jednu třetinu (úspora 205 PJ/rok, respektive 57 TWh/rok) spolu s poklesem produkce oxidu uhličitého v dopravě z 21 Mt CO2/rok na nulu. Spotřeba elektrické energie v dopravě se zvyšuje na čtrnáctinásobek (výhradně obnovitelné zdroje).

 


O AUTOROVI

Ing. Jiří Pohl začínal po absolvování dopravní průmyslovky na železnici jako topič na parních lokomotivách. Následně vystudoval elektrickou trakci na Vysoké škole dopravní v Žilině. V letech 1975 až 2000 pracoval jako projektant elektrických výzbrojí vozidel a později jako hlavní konstruktér v ČKD.

Od roku 2000 působí u společnosti Siemens ČR v oddělení Engineeringu (od roku 2018 součást společnosti Siemens Mobility, s.r.o.). Po letech práce v první linii projektových úkolů se věnuje průřezovým strategickým rozvojovým projektům. Je odpovědný za růst odborné kvalifikace vývojových pracovníků Engineeringu v Praze, v Plzni a v Ostravě, zajišťovaný formou přednášek odborných znalostí v rámci Rail Academy.

Vyučuje na vysokých školách v tuzemsku i v zahraničí, publikuje v odborných časopisech a reprezentuje společnost Siemens Mobility, s.r.o. na dopravních konferencích.
 

Kontakt: jiri.pohl@siemens.com

související články

Vývoj cien energetických komodít v období 11/2019–02/2020

09. 03. 2020
14:00
PRO-ENERGY

Ceny energetických komodít bývajú v zime vyššie, ale letošná teplá zima a geopo­litické vplyvy, vr. odchodu Veľkej Británie z EÚ s dohodou a obavy z koronavíru tlačia ceny nadol. V horizonte nadchádzajúcich týždňov by tento vývoj mohol pokračovať v…

# plyn
# elektřina
# ceny
# trhy

Dekarbonizační revoluce se zatím nekoná

09. 03. 2020
14:00
PRO-ENERGY

Zdravý rozum se vytrácí a nastupují politické deklarace nesplnitelných cílů a představ. Před stanovováním takovýchto cílů by však…

# technologie
# emise
# trhy

Aktuality v elektroenergetice

09. 03. 2020
14:00
PRO-ENERGY

Přinášíme vám výtah zajímavých novinek z médií z oblasti elektroenergetiky z portálu energy-hub.cz v období 12/2019–02/2020 …

# paliva
# uhlí
# elektřina

Implementace CEP – změny na trhu s elektřinou z pohledu ČEPS

09. 03. 2020
14:00
PRO-ENERGY

Nastala fáze implementace mnoha povinností, vyplývajících z jednotlivých předpisů balíčku „Čistá energie pro všechny Evropany“ …

# elektřina
# trhy

Společné projekty nordických provozovatelů přenosových soustav jsou vzorem pro kontinent

09. 03. 2020
14:00
PRO-ENERGY

Severské země jsou v elektroenergetickém sektoru již mnoho let vzorem pro kontinent, pokud jde o integrační projekty,…

# elektřina
# infrastruktura

Smart Cities 2020 - odloženo 2021

07. 04. 2020 09:00 - 09. 04. 2020 19:00
Sofie, Bulharsko
Important: !!!! SUSTAINtec 2020 is postponed to 2021 !!!!

ROBOWELDING

15. 04. 2020 - 17. 04. 2020
HORSKÝ HOTEL KOPŘIVNÁ MALÁ MORÁVKA, KARLOV
Konference ROBOWELDING je pojata jako setkání výrobců a dodavatelů techniky určené k robotickému svařování, jakož i odborníků zabývajících se aplikacemi z této oblasti, se širokou odbornou veřejností – současnými i budoucími uživateli robotů určených především ke svařování.

15 ročník Trenčianskeho robotického dňa

13. 05. 2020 15:00 - 14. 05. 2020 23:00
Expo Center a.s.

Komoditní data

08.04.2020
€/MWh okte
Base
25.0837
5.8628 %
Peak
23.2792
0.525388 %
Offpeak
26.8883
10.9636 %
07.04.2020
€/MWh ote
Base
42.83
0 %
Peak
50.5733
0 %
Offpeak
35.0867
0 %

ENERGY-HUB je moderní nezávislá platforma pro průběžné sdílení zpravodajství a analytických článků z energetického sektoru. V rámci našeho portfolia nabízíme monitoring českého, slovenského i zahraničního tisku.

50316
Počet publikovaných novinek
1676
Počet publikovaných akcí
487
Počet publikovaných článků
ENERGY-HUB využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování jakéhokoli obsahu či jeho části veřejnosti je bez předchozího souhlasu výslovně zakázáno.
Drtinova 557/10, 150 00 Praha 5, Česká republika