tanulmány

Áldás vagy átok, avagy az e-mobilitás hatása a természetes és épített környezetre

2022.04.09.

A közlekedés és a benne részt vevők hatással vannak a környezetünkre. Az e-mobilitás fő célja a fosszilis energiahordozóval működő járművek lecserélése elektromos meghajtásúra. Az elektromosságon, mint energiahordozón alapú társadalom nem csak a közlekedési eszközeinket érinti, hanem egy mélyebb, a gondolkozásmódban végbement paradigmaváltásból nőtt ki az elmúlt évtizedben. A környezet megóvásának tudatossága húzódik meg a háttérben, és széles körre terjed ki, beleértve például a fatüzelés helyetti napelem alkalmazását is. Ennek a szemléletnek és igénynek a közlekedésben való kifejeződése az e-mobilitás. Ugyanakkor a változás, hogy a hagyományos hajtást lecseréljük elektromosra, szintén hatást fejt ki életünkre, ez lehet áldás és átok is, mint minden, aminek van előnye és hátránya egyaránt. Munkánkban az elektromos alapú közlekedésre váltás valószínűsíthető következményeit vizsgáljuk környezetünk elemeire vonatkozóan.

Szerzők: Schváb Zoltán - Telekesi Tibor – Dr. Főglein Katalin Anikó

Fosszilis tüzelőanyagok hatása a környezetre

Természetes környezetünket elemekre oszthatjuk, mint talaj, víz, levegő, élővilág, táj, míg szennyezőként ide tartozik a káros anyagok mellett a hőmennyiség, a zaj és a fény is. Mesterséges környezetünk épített, ugyanakkor ennek megóvása hasonlóképpen fontos, mind az egyén, mind a közösség szempontjából. Az ártalmak több csoportját is megkülönböztetjük, ezért a csökkentésükre tett erőfeszítéseink is más-más irányba mutatnak. A környezeti elemeket szennyezheti közvetlenül egy, de akár az összes közlekedési alágazat is egyszerre.

A közlekedésből eredő légszennyezők lehetnek (a) egészségkárosítók (p. NOx, illékony szerves vegyületek), korom, kisméretű szállóporok (Particulate Matter, PM)), (b) klímaváltozást okozó üvegházhatású gázok (ÜHG; pl. CO2, N2O, CH4), (c) ózonbontók (fluorozott szénhidrogének) vagy (d) savas esőt okozók (NO2, SO2). A talajt a vasúti közlekedésből, míg a vizet a hajózásból származó olaj mérgezheti. A repülésből származó NO2 is ózonbontó, ugyanakkor a kibocsátott infrahangok rezgésbe hozzák az élőlények szerveit, megzavarva azok működését. A vízi élővilágot a szonárok ultrahangja veszélyezteti. A közúti közlekedés károsanyag-kibocsátása egészségünket fenyegeti, míg zaja és az utak megvilágítása miatti fényszennyezés a természetes bioritmusunkat boríthatja fel. A tájat az úttestek, repülőterek, kikötők, alagutak építése változtatja meg, de a létrehozott mesterséges környezet is veszélyben van. A savas esők beton- és vaskorróziót okoznak, míg a korom lerakódik a falakra, befeketítve azt. A kibocsátott NO2 és SO2 fotokémiai reakciójában kisméretű szállópor képződik (PM1), amely a véráramba kerülve főként légúti tüneteket okoz, de vérrögképződéssel, érszűkülettel akár szív- és érrendszeri betegségeket, vagy demenciát is kiválthat. A klímaváltozás következménye a gyorsan változó, szélsőséges időjárás, amely a legkülönfélébb haváriákkal szembesíti a katasztrófavédelem dolgozóit világszerte, az aszály okozta erdőtűztől a hurrikánok, heves esőzések következtében létrejövő áradásig, földcsuszamlásig, illetve a melegedés okozta jégsapkák, gleccserek felolvadása miatti tengerszint-emelkedésig.

Nemzetközi kitekintés és a hazai helyzet

Az ENSZ 1992-ben készítette el az Éghajlatváltozási keretegyezményt, amelyet időről időre felülvizsgálnak és újabb, egyre szigorodó klímavédelmi célokat fogalmaznak meg. A legszélesebb körben ismert Párizsi Megállapodást 2015-ben írták alá, és 195 ország ratifikálta. Jelenleg a globális átlaghőmérséklet emelkedése 0,2 C°/évtized sebességnél jár és összességében meghaladta az 1 C°-ot az iparosodás előtti szinthez képest. A Párizsi Megállapodás 2030-ig hármas éghajlat- és energiapolitikai célokat kitűzött ki. Magyarországon a klímavédelemről szóló törvény 2020. évben lépett hatályba (2020. évi XLIV. törvény) és megállapította, hogy „a klímaváltozás és a mind gyakoribbá, intenzívebbé váló szélsőséges időjárási jelenségek napjaink legfontosabb kihívásai közé tartoznak”. Hazánk vállalta, hogy az üvegházhatású gázok kibocsátását legalább 40%-kal csökkenti 2030-ig az 1990. évihez képest; 2030-at követően a végső energiafelhasználás 2005. évi szintet meghaladó növekedése esetén a növekményt kizárólag karbonsemleges energiaforrásból biztosítja; a bruttó végső energiafogyasztásban legalább 21%-os megújuló energiaforrás-részarányt ér el a 2030. évig; 2050-re eléri a teljes klímasemlegességet, azaz az üvegházhatású gázok még fennmaradó hazai kibocsátása, valamint elnyelése 2050-re egyensúlyba kerül.

E-mobilitás hatása az ÜHG-kibocsátásra

Az e-mobilitás előnye, hogy a járműnek nincs szennyezőanyag-kibocsátása a helyszínen, ugyanakkor az elektromos energia előállítása során keletkező káros anyagok nagymértékben függenek az adott ország energiamixének összetételétől.

1. ábra Tervezett CO2-kibocsátás [1]

Az energia előállítása a tüzelőanyag felhasználása szerint lehet fekete (szénből), szürke (fosszilisból, ÜHG-kibocsátással) kék (fosszilisból, ÜHG-kibocsátás nélkül) és zöld (megújuló forrásból). Európában az ÜHG-k kibocsátása 23%-kal csökkent 1990. óta, azonban a közlekedésé összességében 17%-kal nőtt. Megállapítható, hogy bár a Párizsi Egyezmény célértékeit az országok nemzetenként különböző mértékű vállalásai adják, a törekvésnek mégis globális hatása van. Megfelelő mértékű cselekvés nélkül (with existing measures, WEM) a klímaváltozás hamarosan megállíthatatlanná válik. A jelenlegi cselekvési tervekkel 3-4 C° globális átlaghőmérséklet-emelkedésre van kilátás (1. ábra), ami visszafordíthatatlan változásokhoz vezethet. Ezért az Európai Unió és Magyarország is törekszik a megegyezésben meghatározott céloknál nagyobb mértékű zöldítésre, védve a környezet elemeit és az emberiséget. Hatékonyabb cselekvési pályát választva (with additional measures, WAM) többféle fenntartható közlekedési és technológiai megoldásra támaszkodhatunk, például az energiahatékonyság és az energiatároló kapacitások növelése, a károsanyag-kibocsátás csökkentése, az alternatív üzemanyagok arányának növelése, az elektromos energia alapú társadalom kiépítése, a levegő tisztán tartásának előtérbe helyezése és a lehető legnagyobb mennyiségű víz itthon tartása az aszály ellensúlyozására.

Jedlik Ányos Terv és Cselekvési kiegészítése

Kormányunk átfogó e-mobilitási stratégiát tervezett 2015-ben a Párizsi Megállapodás ratifikálása után. A Jedlik Ányos Terv és annak Cselekvési kiegészítése széles körűen mérte fel a zöldítés lehetséges útvonalait a hazai kutatás-fejlesztési potenciálra alapozva, a dekarbonizációs, zéró emissziós technológiáktól, elektromos járművek és hajtáslánc kidolgozásától a támogató jogszabályi környezeten, az alapinfrastruktúra tervezésén és kiépítésén, a mintaprojektek szervezésén át a tesztpálya kiépítéséig. Megvalósulás esetén csökken a károsanyag-kibocsátás és a környezet terhelése, bevezetésre kerülnek a kifejlesztett innovációs technológiák és modernizálódik a közösségi (városi és elővárosi) közlekedés.

A Jedlik Ányos Tervhez vertikális irányban kapcsolódnak az elektromos áram termelésével és felhasználásával kapcsolatos ipari és szolgáltatói rendszerek. A hazai villamos energia termelésének zöldítése együtt jár a modernizálással, és a fogyasztói helyhez közeli, decentralizált előállítással. Az agro-photovoltaikus (PV, APV) kiépítés és az akkumulátorokban tárolás a mezőgazdaság és az ipar számára is elősegíti a hatékony felhasználást, időben esetlegesen elválasztva a keletkezéstől. A támogató jogszabályi környezet lehetővé teszi a járműipar számára az innovációk bevezetését és az alkatrészek előállítását hazai környezetben, rövidítve így a beszállítói láncot. A járműkereskedelem online irányba mozdult el a járvány ideje alatt, megerősítve az autószalonok számának csökkenő tendenciáját. Az online kapcsolódás a fedélzeti rendszerekben is megjelenik, az e-mobilitás elterjedése maga után vonja az egyre magasabb szintű önvezető (0-5 szint; Society of Automotive Engineers, SAE), autonóm irányítású (Advanced Driver-Assistance Systems, ADAS) járművek számának növekedését, amelyek a hálózat további decentralizálását és az elektromos energia tárolásának lehetőségét biztosítják az okostöltésű megoldásokkal. A Jedlik Ányos tervben horizontálisan kapcsolódnak össze az e-taxi és autómegosztó szolgáltatások az okos városok intelligens közlekedésével és a villamos energia decentralizált, elektromos járművekben történő tárolásával (Vehicle to Grid, V2G), amely lehetővé teszi az energia termelésének, tárolásának és felhasználásának térbeli és időbeli szétválasztását. A zöldítés másik iránya a hidrogén alapú, tüzelőanyag-cellás közlekedés, amely szintén az elektromos fedélzeti rendszerek elterjedését eredményezi, ugyanakkor mind a hidrogén, mind az elektromos áram kizárólag akkor képes zöldítési célokat szolgálni, ha megújuló forrásból származik.

Környezeti elemek károsításának mérőszámai

Első összesítő mérőszámunk, ha a járművek életciklus-elemzésében a fenntartható fejlődés szempontjából a kezdőponttól a végpontig vesszük figyelembe a hatótényezőket. Egy hagyományos személygépjármű anyagfelhasználása a teljes életciklusa során a gyártástól az újrahasznosításig kb. 46 g/km CO2 kibocsátással jár, míg ugyanezen típus Plug-in hibrid esetében 62, a teljesen elektromos változatban 64 g/km. A teljes energia-felhasználása a jármű élete során a forrástól a tankig és a tanktól a kerekekig a hagyományos jármű esetén 200 g/km. A megújuló energia felhasználásával a Plug-in hibrid 120, míg a tisztán elektromos mindösszesen 10 g/km CO2 kibocsátást okoz, zöld áramot feltételezve forrásként. A hagyományos jármű anyag- és energiafelhasználását életciklusa folyamán 100%-nak tekintve a zöldáramú plug-in 25%-kal, míg a zöldáramú elektromos változat 70%-kal kevesebb CO2-t termel. Elektromos járművel szürke áram esetén ez a nyereség 15%. A szénalapú, fekete áram esetében 20%-os plusz CO2 kibocsátás-növekedéssel szükséges számolnunk [2].

Második összegző mérőszámunk lehet a Túlfogyasztás Napjának évenként meghatározott dátuma. A kutatók számolják a természetes újratermelődés és a tényleges fogyasztás arányossági jellemzőjeként mind globálisan, mind országokra lebontva, figyelmeztetésül, hogy a környezeti elemek, természeti kincseink, mint erőforrások, kimerülhetnek. Minél hamarabb jön el egy évben ez a nap, annál többet él fel az emberiség a jövő generáció erőforrásaiból az év hátralevő részében. 1970-ben még december végére esett, azaz az emberiség megközelítőleg ugyanannyi forrást használt fel, mint amennyit a Föld képes volt egy év alatt megtermelni. 2019-ben már csak július 29-éig tartottak ki az egy évre jutó erőforrások. Azonban a koronavírus miatti fogyasztáscsökkenés 2020-ban 3 héttel későbbre, augusztus 22-ére csúsztatta vissza a globális dátumot. Hazánk sajnos a 2020. tavaszi leállása ellenére is csak megtartani volt képes a saját, egyébként is nagyon korai dátumát, 2019. és 2020. években is június 14-re elfogyasztottuk az országunkban egy év alatt megtermelhető erőforrásokat [3].

Környezeti elemek és az e-mobilitás

A 2020. tavaszi leállás a közlekedés összes alágazatát forgalomcsökkenéssel érintette. Ennek következtében redukálódott a közlekedésből eredő károsanyag-kibocsátás, ami hazánkban főként az NO2 és PM10 koncentrációjában volt nyomon követhető (2. ábra).

2. ábra NO2 és PM10 koncentrációjának változása a 2020. tavaszi lezárás következtében [4, 5]

Magyarország földrajzi elhelyezkedése következtében a levegő tisztulásához erősen szeles-esős időjárás szükséges, amely képes kifújni, kimosni a légkörből a Kárpát-medencében megrekedt szennyezőanyagokat. A szél és az eső elmaradása esetén a kibocsátott káros anyag hosszú ideig megmarad országunk légterében. Ezért történhetett meg, hogy a tavaszi leállás alatt az időjárásra korrigált és a lakossággal súlyozott NO2-koncentráció hazánkban mindösszesen 19%-kal csökkent a leállás idején az előző évihez képest, míg az európai átlagcsökkenés ennek közel duplája, 37% volt. Megállapítható az is, hogy a PM10 koncentrációja ugyanezen időszakra vonatkozóan a Kárpát-medencebeli elhelyezkedés miatt Magyarországon 3%-kal nőtt, míg Európában visszaesett, átlagosan 12%-kal. Sajnálatos tény, hogy hiába csökkentjük rövid időre a kibocsátást, ha a táj, mint környezeti elem, megakadályozza a tisztulást. Amit kibocsátunk, az hosszú ideig velünk marad. Ezért lenne annyira fontos országunk számára az e-mobilitás, mert hosszú távon csak ez biztosítja a károsanyag-kibocsátás csökkentését.

Az e-mobilitás kihat a közlekedés mind a 4 alágazatára. A vasút által szennyezett talaj megtisztítása és a táj rekultiválása tetemes költséggel jár. A villamosított vonalak nagymértékben csökkentik ezt az anyagi és környezeti terhet. A nap energiájának felhasználása országunk klímastratégiájának egyik pillére, ugyanakkor van még sokféle lehetőség a napelemes rendszerek felhasználására, amelyek hatékony térhasználat esetén az energiatermelés mellett terményeket, vagy plusz területet is szolgáltatnak. Fontos megemlítenünk a Magyarországon kifejlesztett tetőcserepek mellett a szintén hazai fejlesztésű napelemes térköveket (Platio), amelyeket már kikötőkben is alkalmaznak, de az autópályák is lefedhetők napelemekkel, vagy a járművek is kapnak szolár borítást. A napelem paneleket el lehet helyezni a földön és a mezőgazdaság is használ rendszeresen fóliasátrakat, hogy megvédje a növényeket a közvetlen napsugárzástól, ugyanakkor ezek mára elavult technológiának számítanak. A modern agrofotovoltaikus (APV) rendszerek kombinálják a napelem-paneleket a növénytermesztéssel és az üvegházakkal (Smartkas). Kihasználják a teret, ahol egyszerre történik az energia termelése és a mezőgazdasági termények előállítása. A panelek védenek a közvetlen napsugárzástól és csökkentik a párolgási veszteséget. Ha két hektár területünk van és az egyiken energiát termelünk, a másikon terményeket, akkor 100+100=200%-ot vagyunk képesek elérni. Azonban ha két hektárra egyidejűleg telepítünk napelemeket és ültetünk terményeket együttesen, akkor terménytől függően, a búza esetén 320%-os, míg a burgonyára és a napelem-panelekre együttesen vonatkoztatva 372%-os termésátlaggal kalkulálhatunk. Az APV tehát az új varázs-szó.

3. ábra Hajózás károsanyag-kibocsátásának felhőképző szerepe [6,7]

Az e-mobilitás a hajózásban is egyre inkább teret nyer. Ezt a folyamatot elősegíti, hogy 2020-tól a bunkerolaj kéntartalmát a 3,5%-os értékről csökkentve 0,5%-ban maximálta az International Maritime Organization (IMO). Ez az intézkedés jelentősen megdrágította az üzemanyagot, és reálisabb alternatívává tette az elektromos, illetve tüzelőanyag-cellás hajómotorokat. A vízi közlekedés legnagyobb problémája az olajszennyezés. Ez származhat vízi balesetből, de adódik a hajó gépterein áthaladó, különféle olajtartalmú folyadékokat szállító csővezetékek tömítetlenségei miatti szivárgásból is. A hivatalos szabályozás szerint az olajos fenékvizet még olajtalanítás után is tilos a folyóba engedni. Ez a probléma megszűnik az elektromos hajómotor alkalmazásával. A hajók által kibocsátott NOx és SO2 kémiai reakcióban PM2,5 szennyezőanyaggá képes alakulni, amelynek felületén adszorbeálódik a vízpára, így a hajózásnak fontos szerepe van a felhőképződésben.

Aeroszol nélkül nincs eső

2020 tavaszán, március első felében még a sokéves átlag feletti mennyiségű csapadék hullott országunkban, azonban március második felétől aszályos időjárás következett, a csapadék mennyisége jóval elmaradt a sokévi átlagtól. Visszagondolva a vízi közlekedésnél említett NOx és PM2,5 csapadékképző szerepére, elmondhatjuk, hogy az elektromobilitás legnagyobb hátránya, ami az előnye, a tiszta, károsanyag- és aeroszol-mentes levegő. Ha nincs részecske, aminek a felületére kondenzálódhat a pára, akkor nem fog esni az eső. Ha nincs aeroszol, nincs eső!

4. ábra 2020. tavaszán hullott csapadék mennyisége [8]

És ez az egész világra igaz volt 2020 tavaszán. Ha a Duna vízgyűjtő területein a közlekedés leállása miatt csökken a kisméretű részecskék koncentrációja a levegőben, így nem esik az eső, akkor csökken a Duna vízhozama is. Az e-mobilitás következménye a jövőre nézve a kevesebb eső mellett a folyók kevesebb vízhozama lesz. Ugyanakkor a közlekedés megindulásával eltolódva, nyáron a megszokottnál több eső esett a vízgyűjtő területen, így a Dunán 2020 augusztusában szokatlan árhullám vonult le.

Az e-mobilitás előnyei és hátrányai

Az elektromobilitás a tiszta, energiahatékony és okos közlekedés korát hozza el, biztonságban érezheti magát minden résztvevő. Az e-mobilitás áldása sok szinten jelentkezik. Az okos városokban a hálózat lehetővé teszi a dolgok internethez kapcsolódását (IoT Internet of Things). Az összefüggő, mesterséges intelligencia által vezérelt és optimalizált rendszerekben javul a közlekedés-biztonság, hatékonyabb a közlekedés szervezése, az energia- és az anyagfelhasználás. A károsanyag-kibocsátás csökkentése a klímastratégia eleme, amely önvezető, autonóm elektromos járműveken alapul. Az első szinten a jármű meg tudta mondani, hogy hol van (GPS), míg a második szinten azt is el tudja mondani, hogy milyen állapotban van (On Board Diagnistic, OBD). Jelenlegi fejlettségi szinten képes beazonosítani a közlekedés többi résztvevőjét (ADAS, önvezetés 3-4. szint/SAE). Az okos városokban az egymással kommunikáló közlekedési eszközök azt is fogják tudni, hogy a másik jármű milyen állapotban van, azaz szükséges-e veszélyre felkészülni, vagy hol van szabad parkolóhely.

Az e-mobilitás átka, hogy nem lehet egyszerre mindenkinek megfelelni. Az automatizáltság magasabb foka beszűkíti a munkaerőpiacot, a robotok szinte mindent képesek, vagy képesek lesznek elvégezni. A jövő munkavállalója informatikus, különböző szintű tudással, vagy olyan szakmája van, ami lehet, hogy ma még nem is létezik. Az e-mobilitás újfajta igényeket hoz a mindennapokba, ugyanakkor a tisztább levegő, mint említettük kevesebb esőt fog jelenteni, és a folyókban kevesebb vizet. A megoldás az innováció és a felkészülés a jövő kihívásaira. A munkaerőpiacra informatikusok képzése több szinten, a közlekedésben az aktuális legújabb és legjobb technológiák, gyakorlatok átvétele segíthet. Az e-mobilitás gyerekcipőben jár, hiába szeretnénk megtanítani halászni, még nem bírná el a hálót. Etetni szükséges halakkal, hogy felnőhessen, megerősödhessen, aztán kiképezni professzionális halásznak. A valóságban ez az állam által nyújtott nagyfokú támogatást jelenti, melynek példája az elektromos autók vásárlásának részbeni finanszírozása.

A környezeti elemek szennyezettsége csökkenni fog, de a víz mennyisége is, ezért a víz pótlására már most szükséges elkezdeni készülni. A klímaváltozás Magyarországot az aszályos, sivatagosodó, szélsőséges időjárással rendelkező országok felé sodorja, így a legfontosabb teendőnk minél hamarabb megkezdeni a víz országhatárokon belül tartását. Erre sokféle lehetőség kínálkozik, az árvíztározók építésétől a faültetésen át, a párolgás megakadályozásáig, a tisztított szennyvíz hasznosításáig, vagy a csatornarendszerek kiépítéséig. A másik lehetőség az árnyékolás napelemekkel vagy fényvisszaverő felületek növelése fehérre festett megállókkal, sínekkel. A paletta széles, aki szeretne, az talál megoldást kicsiben és nagy léptékben egyaránt.

Forrás

[1] https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/greenhouse-gas-emission-trend-projections

[2] https://www.researchgate.net/figure/Range-of-life---cycle-CO2-emissions-for-different-vehicle-and-fuel-types_fig2_323337330

[3] https://ng.24.hu/fold/2020/08/22/merseklodott-a-tulfogyasztas-2020-ban/

[4] https://www.interregeurope.eu/fileadmin/user_upload/tx_tevprojects/library/file_1602583463.pdf

[5] https://energyandcleanair.org/wp/wp-content/uploads/2020/04/CREA-Europe-COVID-impacts.pdf

[6] https://earthobservatory.nasa.gov/features/Aerosols/page4.php

[7] https://science.sciencemag.org/content/371/6528/477.3?rss=1

 

[8] https://www.met.hu/eghajlat/magyarorszag_eghajlata/eghajlati_visszatekinto/elmult_evszakok_idojarasa/

 

Az oldal fő támogatója

 

2022.08.09
Henry Ford már autógyártás korai éveiben felismerte, a komplexitás nem tesz jót a gyártási....
2022.08.09
Erős növekedés az év első felében: a Porsche AG jelentősen növelte bevételeit és működési profitját....
2022.08.09
Hamarosan újabb magyar várost tesz biztonságosabbá a Generali a Biztonságért Alapítvány: a Generali....
2022.08.09
A mobilitási piac régóta kacérkodik a cserélhető akkumulátorok gondolatával. A Toyota most....
2022.08.09
Angela Merkel volt német kancellárt az Eurowings repülőgépén fényképezte le telefonjával egy olvasó....
2022.08.08
Az 1-es számú főút 145-ös kilométerszelvényében közlekedett egy török honosságú tehergépkocsi....
2022.08.08
Egy rossz döntés örökre megváltoztatja az életet – a megrázó kisfilm egy olyan képzelt esetet mutat....
2022.08.08
A Porsche bővíteni szeretné stratégiai e-bike (elektromos kerékpár) elkötelezettségét. Ennek....
2022.08.08
Nem állt drog vagy alkohol befolyása alatt annak a lengyel busznak a sofőrje, aki két nappal....
2022.08.08
Az amerikai Jeep hivatalos képviselői bejelentették, hogy a „vállalat ügyeibe történő pekingi....