CC BY
5
Коркин А.О. студент магистратуры институт цифровой экономики Югорский государственный университет АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ И ПЕРЕХОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА
В городских районах транспортный сектор является одним из основных источников значительного потребления энергии и выбросов углерода. Хотя дизельное топливо и бензин по-прежнему являются основными источниками энергии, используемыми в городском транспорте, были введены альтернативные и переходные источники энергии.
Ключевые слова: переходные источники, дизельное топливо, бензин, альтернативные и переходные источники.
Korkin A.O. graduate student Institute of digital economy Ugra state University ALTERNATIVE AND TRANSITIONAL ENERGY SOURCES FOR
URBAN TRANSPORT
In urban areas, the transport sector is one of the main sources of significant energy consumption and carbon emissions. Although diesel and gasoline are still the main sources of energy used in urban transport, alternative and transient sources of energy have been introduced.
Keywords: transitional sources, diesel fuel, gasoline, alternative and transitional sources.
Альтернативные и переходные источники энергии включают электричество (используемое в гибридных, электрических и топливных элементах транспортных средств), биотопливо, газообразное топливо из других источников (водород, природный газ и сжиженный нефтяной газ [СНГ]), спирты и эфиры. Альтернативные и переходные источники энергии могут использоваться для содействия развитию устойчивых транспортных систем, поскольку эти источники являются возобновляемыми и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем дизельное топливо и бензин. Однако различные технические, экономические и политические факторы могут помешать успешному применению альтернативных источников энергии. В этом обзоре обобщается новейшая литература по альтернативным и переходным источникам энергии, чтобы понять текущее применение этих источников энергии в городском транспорте и их будущие применение.
Во всем мире на транспортный сектор приходилось 27 % мирового потребления топлива в 2010 году, при этом 97% использованных источников энергии составляли ископаемые виды топлива, тем самым производя 22% глобальных выбросов CO2 [1]. Сегодня технический прогресс позволил
освоить альтернативные и переходные источники энергии. Все более широкое применение получают транспортные средства, использующие такие источники энергии, как сжиженный нефтяной газ (СНГ), электроэнергия и биотопливо. Использование альтернативных и переходных источников энергии вместо традиционных дизельного топлива и бензина позволяет снизить зависимость от невозобновляемых источников энергии и свести к минимуму воздействие на окружающую среду. Однако применение этих новых технологий в широких масштабах по -прежнему сопряжено с многочисленными трудностями. В США, несмотря на то, что правительство активно продвигает электромобили (EVs), продажи таких автомобилей составили только 3,38% национального автомобильного рынка страны в 2012 году [2]; однако, по прогнозам, они составят 62% от общего числа автомобилей, управляемых в США к 2050 году [3]. Учитывая существующие тенденции, ископаемые виды топлива (включая уголь, нефть и природный газ) будут оставаться доминирующими источниками энергии для транспортировки, по крайней мере, до 2030 года [4].
Замена дизельного топлива и бензина альтернативными и переходными источниками энергии как в частных транспортных средствах, так и в общественном транспорте является сложной задачей, поскольку она сопряжена с многочисленными препятствиями. Препятствия связаны не только с технологическими сложностями проектирования транспортных средств и строительства инфраструктуры, но и с отсутствием политической и общественной поддержки. Утверждалось, что только тогда, когда альтернативные источники энергии конкурируют с эффективностью ископаемых видов топлива во всех аспектах, таких как стоимость, удобство и надежность [5], они могут широко применяться в устойчивых городских транспортных системах. Поэтому для понимания нынешнего и будущего статуса альтернативных и переходных источников энергии для городского транспорта необходимо получить знания о видах имеющихся альтернативных источников энергии и препятствиях, мешающих их применению в городском транспорте.
Технологическая неразвитость и высокая стоимость новых технологий являются основными препятствиями для широкого применения альтернативных и переходных источников энергии на транспорте. К технологически сложным проблемам относятся не только проектирование транспортных средств и двигателей, но и проектирование систем хранения топлива, инфраструктуры заправки и подзарядки. В частности, различные виды альтернативных и переходных источников энергии сопряжены с различными технологическими препятствиями. Для электричества основными препятствиями являются производительность батареи и система подзарядки [6, 7, 8]. Широкое внедрение EVs требует создания интеллектуальных сетей и инфраструктуры зарядки EV; однако эмпирическое исследование, проведенное в жилом районе Дании, показало, что пределы напряжения ограничивают интеграцию EVs в локальную сеть [9].
Транспортные средства с топливными элементами требуют дополнительного пространства и веса для установки батареи и резервуара для хранения, что увеличивает стоимость производства. Другие препятствия, связанные с применением электричества, включают ограничение диапазона, безопасность и надежность. Для биотоплива высокие затраты на производство, транспортировку и хранение являются некоторыми заметными препятствиями. Например, коммерциализация микроводорослевого биодизеля требует оптимизации сбора микроводорослей и выбора подходящих видов микроводорослей; поэтому необходимо разработать новый и эффективный метод извлечения нефти, который дает больше всего масла из существующих штаммов водорослей, или выбрать новые штаммы водорослей с высоким содержанием масла, все из которых стоят денег компаний [9]. Для стран, не располагающих богатыми ресурсами биомассы, следует учитывать транспортные издержки импорта. Например, Германия должна импортировать этанол из других стран, таких как Бразилия (сахарный тростник), США (кукуруза) и Франция (пшеница и сахарная свекла) [10].
Помимо технологических проблем, еще одним препятствием, препятствующим широкому применению альтернативных источников энергии в городском транспорте, является промышленная коммерциализация этих источников энергии, которая зачастую требует поддержки со стороны правительства. Во-первых, многочисленные новые технологии, такие как FCEVs и биоэтанол и биодизель нового поколения, еще не готовы к продаже и имеют высокие производственные затраты. Таким образом, без помощи государственной политики (например, налоговых льгот, ценового контроля и прямых субсидий) по привлечению новых инвесторов трудно продвигать эти технологии [9]. Во-вторых, различные регионы могут утверждать различную политику в отношении различных альтернативных и переходных источников энергии, поскольку издержки производства также зависят от региональных характеристик, таких, как наличие ресурсов. Например, в Парагвае, использование hydrofuel сотового автобусов является экономически целесообразной альтернативой для дизельного топлива автобусы [11]; однако высокая цена EVs по-прежнему ограничивает ее применение. Сократить выбросы CO2 сложнее, чем уменьшить зависимость от потребления дизельного топлива и бензина, поскольку электроэнергия, используемая в гибридных Эвс, Пхэв и чистых Эвс (Пэв) в некоторых регионах, производится с использованием высокой доли угольной энергии [11]. Ключевым моментом является рассмотрение как прямого сокращения выбросов, так и различных косвенных воздействий, которые мы подробно рассмотрим в следующем разделе. В-третьих, потребительское признание также имеет решающее значение, поскольку потребители, как правило, сопротивляются новым технологиям, которые являются незрелыми; даже энтузиасты технологий весьма неопределенны в отношении EVs и больше обеспокоены стоимостью и производительностью, чем устойчивостью [12]. Исследование по водороду показало, что приемлемость водородной технологии зависит от знания и
осознания людьми преимуществ водорода для окружающей среды и жизни человека, однако люди все еще не имеют достаточной информации по водороду [11].
Использованные источники:
1. International Energy Agency. World Energy Outlook 2012. Paris: International Energy Agency; 2012.
2. American Council on Renewable Energy. 2013 Transportation Industry Review. Washington, DC: American Council on Renewable Energy; 2013.
3. Su W, Eichi H, Zeng W, Chow M-Y. A survey on the electrification of transportation in a smart grid environment. Ind Inform IEEE Trans. 2012;8(1):1-10.
4. Shafiee S, Topal E. When will fossil fuel reserves be diminished? Energy Policy. 2009;37(1):181-9.
5. National Renewable Energy Laboratory, Argonne National Laboratory. High Penetration of Renewable Energy in the Transportation Sector: Scenarios, Barriers, and Enablers. Denver: 2012 World Renewable Energy Forum; 2012. This article provided detailed pathways of realizing alternative energy sources in transportation.
6. Kamimura K, Kuboyama H, Yamamoto K. Wood biomass supply costs and potential for biomass energy plants in Japan. Biomass Bioenergy. 2012;36:107-15.
7. Krutilla K, Graham JD. Are green vehicles worth the extra cost? the case of diesel-electric hybrid technology for urban delivery vehicles. J Policy Anal Manag. 2012;31(3):501-32.
8. Pillai JR, Huang S, Thogersen P, Moller J, Bak-Jensen B, editors. Electric vehicles in low voltage residential grid: a Danish case study. Innovative Smart Grid Technologies (ISGT Europe), 2012 3rd IEEE PES International Conference and Exhibition on; 14-17 Oct 2012; Berlin.
9. Yanfen L, Zehao H, Xiaoqian M. Energy analysis and environmental impacts of microalgal biodiesel in China. Energy Policy. 2012;45:142-51.
10. Cardoso RS, Özdemir ED, Eltrop L. Environmental and economic assessment of international ethanol trade options for the German transport sector. Biomass Bioenergy. 2012;36:20-30.
11. Wu Y, Yang Z, Lin B, Liu H, Wang R, Zhou B, et al. Energy consumption and CO2 emission impacts of vehicle electrification in three developed regions of China. Energy Policy. 2012;48:537-50.
12. Egbue O, Long S. Barriers to widespread adoption of electric vehicles: an analysis of consumer attitudes and perceptions. Energy Policy. 2012;48:717-29.
